自动包装机械基本控制

点击:1587 日期:2015-2-21 10:32:38

自动包装机械基本控制
1开环控制
图1.1(a)所示为由电位器、放大器(FD)、直流电动机MS及工作机组成的一个最简单的速度控制系统的物理模型。该系统的任务是控制工作机的转速，使之保持期望值，其工作原理如下:
工作机转速。的大小取决于电动机的转速，电动机的转速又取决于其电枢电压“:，电枢电压“。是放大器的输出电压，其大小正比于电位器电压“，。由于各元件的输入和输出特性是一定的，所以，工作机的转速w取决于电位器电压“，。当“r一定时，。也是一定的，欲改变。，只须改变“r 0 ur和。之间存在一一对应关系。该系统的被控制对象是工作机，称为被控对象，被控制的物理量是工作机转速w，称为系统的被控量(也称输出量或输出信号);用来控制w变化的原始物理量是电位器电压“r，它是预先给定的系统输入电压，称为系统的参考输入量(也称输入量或输入信号或控制信号);产生输入量的电位器称为输入元件或给定元件。
根据工作时信号的变换过程，上述工作原理可用如图1.1伪)所示的结构框图表示。图中的方框表示构成系统的元件(或装置)及其特性，矢线表示系统中的信号(亦即物理量)及其传递方向。从该图可以看出，在这个速度控制系统中，信号的传递是单方向的，只存在输入端对输出端的顺向作用，而没有输出端对输入端的反作用，这样的控制称为开环控制，相应的系统称为开环控制系统。
开环控制系统的特点是结构简单、容易实现且便于调整，缺点是抗干扰能力差。系统内部扰动(如组成元件因摩擦发热而产生的性能漂移)和外部扰动(如工作机负载的变化)都会引起实际输出量偏离期望值。一旦输出量偏离了原期望值，系统本身无能力纠正，只有自动生产线、数控机床以及用于交通指挥的红绿灯控制系统等，都是开环控制系统。
2闭环控制
图1.2(a)所示系统是在图1.1(a)所示系统的基础上引进直流测速发电机和反向串接电路而成的，其任务也是控制工作机的转速。，使之保持期望值。该系统的参考输入量也是电位器电压“，，输出量仍是工作机转速。，其工作原理如下:
测速发电机的轴固联于工作机轴上，当工作机轴旋转时，测速发电机的电枢两端产生一个正比于转速。的电压ure，该电压被传输到输入端，与输入电压“r反向串联，形成电压差信号△U = ur - Ur, ,△。送入放大器放大后变为电动机电枢电压Ua f“:使电动机旋转，电动机驱动工作机做功。与图1.1所示的开环速度控制系统不同，这个控制系统能抑制系统内部扰动和外部扰动对被控量的影响，当被控量的实际值因受内外扰动作用而偏离期望值时，系统就自动进行调节，以使其重新趋于期望值。例如，假设与系统参考输入量(电位器电压)ur对应的输出量(工作机转速)是期望值。，如果系统内外扰动导致实际输出量U)大于期望值。，则测速发电机电压uw (uu,正比于6)将会随之增大，当“。增大时，电压差信号Au = ur一U,,』就减小，△。一减小，“，就随之减小。因“，是电动机电枢电压，所以。，的减小从而电压差信号Au =ur一“。将增大，进电动机电枢电压“。也将随之增大，于是电动机转速将上升。这一调节过程不断进行，直到工作机转速重新趋于期望值。为止。由此可见，只要实际输出量c)不等于期望值。，系统就自动进行调节，以使其朝着期望值的方向变化。
同时，从上述调节过程可以看出，在该系统中，真正起控制作用的信号已不再是输入量本身“r，而是由输入量Ur和正比于输出量。的测速发电机电压“。两者形成的电压差△。。
从工作时信号的变换过程来看，上述工作原理可用如图1.2(b)所示的结构框图表示。图中，图形符号。表示两个信号相叠加(由反向串联电路实现)，正负号表示两个叠加信号极性相反。从该图可以看出，在这个速度控制系统中，输入端对输出端有顺向作用，而输出端对输入端也有反向作用。换言之，信号的传递不再是单方向的，而是从输入端传输到输出端，又从输出端传输到输入端，形成了一个封闭的环链，这样的控制称为闭环控制，相应的系统称为闭环控制系统。