淺談電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用及發(fā)展

楊旺

摘 要：近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)得以在多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用，對(duì)于提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，確保產(chǎn)品質(zhì)量起到了積極的作用，而且也使廣大工人從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來(lái)，但自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，需要相關(guān)操作人員和技術(shù)人員對(duì)自動(dòng)化控制知識(shí)進(jìn)行熟練的掌握，從而加快工業(yè)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)。文中對(duì)自動(dòng)化控制進(jìn)行了簡(jiǎn)單的敘述，介紹了閉環(huán)控制系統(tǒng)和開環(huán)控制系統(tǒng)，并對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了舉例，最后對(duì)電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng) 控制系統(tǒng) 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）09（c）-0064-01

電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)可以對(duì)各類機(jī)器、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)過(guò)程進(jìn)行有效的控制，而且在航空航天、導(dǎo)彈制導(dǎo)及機(jī)器人技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域都有著重要的用途，近年來(lái)電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)作為工業(yè)自動(dòng)化和現(xiàn)代系統(tǒng)的重要組成部分，其發(fā)揮著非常重要的作用。

1 自動(dòng)控制簡(jiǎn)述

自動(dòng)控制技術(shù)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮著非常重要的任務(wù)，在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程中，隨處可見(jiàn)自動(dòng)化控制的影響，即使在我國(guó)日常生活中，自動(dòng)化控制技術(shù)也較為常見(jiàn)。不僅在飛行器、機(jī)器人及工業(yè)過(guò)程中有自動(dòng)控制的存在，而且生活中高壓鍋上的安全閥也作為一個(gè)簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)，所以可能說(shuō)在多個(gè)領(lǐng)域自動(dòng)控制技術(shù)都較為常見(jiàn)。電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為多樣化，而且應(yīng)用的領(lǐng)域也較廣，對(duì)加快我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)起到了極為重要的作用。

2 閉環(huán)控制系統(tǒng)和開環(huán)控制系統(tǒng)

2.1 閉環(huán)控制系統(tǒng)

閉環(huán)系統(tǒng)也可稱為反饋控制系統(tǒng)，其主要是通過(guò)系統(tǒng)的輸出信號(hào)來(lái)對(duì)系統(tǒng)起著直接控制的作用，其通過(guò)輸入信號(hào)與反饋信號(hào)之差所形成的誤差信號(hào)作用于控制器上，從而有效的降低系統(tǒng)發(fā)生誤差的可能性，確保系統(tǒng)的輸出量與預(yù)期希望值保持在同等的水平。其是充分的應(yīng)用反饋?zhàn)饔脕?lái)減少系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生，目前閉環(huán)控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中應(yīng)用較為廣泛，如目前大多數(shù)機(jī)床數(shù)據(jù)系統(tǒng)、冷藏設(shè)備、熱水器及空調(diào)等都屬于閉環(huán)自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

2.2 開環(huán)控制系統(tǒng)

在開環(huán)控制系統(tǒng)中，其輸出量對(duì)于系統(tǒng)的控制作用是不會(huì)產(chǎn)生影響的，所以在開環(huán)控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，不需要對(duì)輸出量進(jìn)行測(cè)量，而且也不需要將輸出量反饋，更不需要與輸入量進(jìn)行比較，其是完全由時(shí)間來(lái)進(jìn)行控制。在我們?nèi)粘Ｉ钪?，洗衣機(jī)就是個(gè)很好的例子，通過(guò)洗滌、漂水和脫水整個(gè)郭晨更不需要輸出信號(hào)，便可依次執(zhí)行。另外目前交通管制系統(tǒng)也是開環(huán)控制系統(tǒng)，其完全由時(shí)間來(lái)進(jìn)行控制，不需要對(duì)實(shí)際車流量進(jìn)行測(cè)量。

在開環(huán)控制系統(tǒng)中，其輸出量不需要與輸入量進(jìn)行比較，而且每一個(gè)參考輸入量都有相應(yīng)的固定工作狀態(tài)與之相適應(yīng)，這就對(duì)系統(tǒng)的精度具有較高的要求。因此對(duì)于開環(huán)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，精確地校準(zhǔn)是非常有必要的，不僅要進(jìn)行精確地校準(zhǔn)，還要保證在工作過(guò)程中的穩(wěn)定性，不會(huì)發(fā)生變化。因?yàn)橐坏┯袃?nèi)外界因素干擾時(shí)，則開環(huán)控制系統(tǒng)則無(wú)法按照既定的任務(wù)完成工作，所以對(duì)于開環(huán)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，需要在已知輸入量和輸出量的基礎(chǔ)上，而且不存在內(nèi)擾和外擾情況下才可以采用開環(huán)來(lái)進(jìn)行控制，通常情況下沿時(shí)間坐標(biāo)軸單向運(yùn)行的任何系統(tǒng)，其都屬于開環(huán)系統(tǒng)。

3 自動(dòng)控制系統(tǒng)舉例

3.1 汽車駕駛控制系統(tǒng)

目前汽車加強(qiáng)控制系統(tǒng)即是應(yīng)用的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其主要是由汽車駕駛?cè)藖?lái)對(duì)方向盤進(jìn)行控制，利用眼睛來(lái)對(duì)預(yù)計(jì)的路線進(jìn)行觀察，一旦偏離時(shí)則對(duì)方向盤進(jìn)行高速，減小其誤差，使其回復(fù)到預(yù)定的路線。這利用的就是人工閉環(huán)系統(tǒng)。

3.2 汽輪發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)

在汽輪發(fā)電機(jī)上進(jìn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，對(duì)于降低能耗，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的平衡具有極為重要的意義，在系統(tǒng)中以計(jì)算機(jī)作為控制器，通過(guò)預(yù)期的氧氣含量、溫度、壓力、發(fā)電量及實(shí)際測(cè)定的值進(jìn)行比較，從而利用所產(chǎn)生的控制信號(hào)來(lái)對(duì)鍋爐進(jìn)行給水、加燃料、調(diào)節(jié)空氣閥的開度，確保其達(dá)到預(yù)期的性能。

3.3 機(jī)器人

自動(dòng)化控制系統(tǒng)在機(jī)器人上得到了充分的應(yīng)用，其是通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制所實(shí)現(xiàn)的，可以說(shuō)是自動(dòng)化的一個(gè)特定分支，機(jī)器人可以代替人工勞動(dòng)，具有擬人化的特征，而且機(jī)械手作為常見(jiàn)機(jī)器人的一種，其可以模擬人的手臂和手腕來(lái)協(xié)助人類完成一些特定的工作。

3.4 控制工程實(shí)踐

工業(yè)過(guò)程（加工、制造等）中若采用自動(dòng)控制而非人工控制，常稱之為自動(dòng)化。在化工、造紙、電力、汽車、鋼鐵等工業(yè)行業(yè)中，自動(dòng)化已經(jīng)非常普遍。自動(dòng)化成了工業(yè)社會(huì)的主旋律，工廠普遍應(yīng)用自動(dòng)化機(jī)器設(shè)備來(lái)提高生產(chǎn)產(chǎn)量，以便彌補(bǔ)由于工人加薪和通貨膨脹所帶來(lái)的成本增加。此外，現(xiàn)代工業(yè)還致力于提供越來(lái)越精密、可靠和性能好的產(chǎn)品。例如，精密可靠的控制在過(guò)去的幾十年中顯著地提高了汽車性能。自動(dòng)化最早在汽車工業(yè)中得到普及。傳送帶與自動(dòng)化機(jī)床相結(jié)合，形成了很長(zhǎng)的自動(dòng)化生產(chǎn)線，可以在幾乎沒(méi)有操作人員干預(yù)的情況下，生產(chǎn)汽缸之類的引擎零部件。在車身生產(chǎn)中，使用自動(dòng)給料機(jī)和高速?zèng)_壓機(jī)，可提高板材成型的效率。在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)都相對(duì)成熟的其他領(lǐng)域，如汽車水箱生產(chǎn)中，自動(dòng)化生產(chǎn)線已經(jīng)完全取代了人工操作。

在現(xiàn)代應(yīng)用中，自動(dòng)化可以定義為利用程控指令對(duì)指定對(duì)象進(jìn)行操縱，并通過(guò)信息反饋確認(rèn)指令是否被正確執(zhí)行的一項(xiàng)工程技術(shù)。自動(dòng)化通常應(yīng)用于過(guò)去由人工操作的場(chǎng)合，一旦實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，系統(tǒng)就可以不要人工干預(yù)或協(xié)助，而且還能比人工操作運(yùn)行得更準(zhǔn)確、更快捷。

近年來(lái)，反饋控制概念也應(yīng)用在了自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)和庫(kù)存管理中，對(duì)于農(nóng)業(yè)來(lái)說(shuō)，對(duì)自動(dòng)控制的需求也日益提高，人們不僅開發(fā)了自動(dòng)控制的保鮮飼料室和自動(dòng)拖拉機(jī)，還對(duì)風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能取暖以及制冷裝置和汽車發(fā)動(dòng)性能的自動(dòng)控制這些重要現(xiàn)代控制系統(tǒng)做出實(shí)例。

4 控制系統(tǒng)展望

一般意義下的控制系統(tǒng)其環(huán)境適應(yīng)性都較強(qiáng)，其具有較強(qiáng)的現(xiàn)代化控制意義，但其是需要人來(lái)對(duì)其及時(shí)進(jìn)行指導(dǎo)的，特別是在未來(lái)的發(fā)展中，將會(huì)有更先進(jìn)的機(jī)器人系統(tǒng)出現(xiàn)，這就需要對(duì)傳感反饋機(jī)制來(lái)進(jìn)行改進(jìn)，這就就使其任務(wù)具有更強(qiáng)的適應(yīng)能力，所以需要加強(qiáng)對(duì)人工智能、傳感器集成、計(jì)算機(jī)視覺(jué)的研究，而且機(jī)器人系統(tǒng)的通用性和經(jīng)濟(jì)性也會(huì)變得更好，使控制系統(tǒng)能夠更好的成為人工控制的延伸，盡可能的減輕操作手的負(fù)擔(dān)，充分的利用計(jì)算數(shù)據(jù)庫(kù)管理，從而更好的提高操作手的工作效率，加快人機(jī)交互及監(jiān)督控制系統(tǒng)的研究力度。

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