第1单元 机电控制系统的基本概念
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机电控制技术
第1单元 机电控制系统的基本概念
1.1 机电控制系统的基本概念 1.2 机电控制控制系统的组成及功能 1.3 机电控制控制系统的分类 1.4 机电控制控制系统的性能要求和指标
1
退出
人工控制与自动控制 煤气灶上油煎鸡 蛋时的油温控制 自行车速度控制 汽车驾驶 收音机音量调节 电饭煲 空调 抽水马桶 汽轮机转速控制 导弹飞行控制 声控光控路灯
1．机械部分 ． 2．控制装置 ． 3．动力装置 ． 4．传感检测部分 ． 5．执行装置。 ．执行装置。
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1．机械部分
机械部分是机电系统的基本支撑， 机械部分是机电系统的基本支撑，它主要 包括机械传动部件、机身、框架、 包括机械传动部件、机身、框架、连接件 如原动机、 等，如原动机、工作机和传动装置一般都 采用机械结构。 采用机械结构。 传动机构要具有: 传动机构要具有 1)精密化 精密化 2)高速化 高速化 3)小型化、轻量化 中热电偶将检测到的温度信号T转变成电压信号 图中热电偶将检测到的温度信号 转变成电压信号ufT 转变成电压信号 并以负反馈形式返回输入端与给定信号u 相比较， 并以负反馈形式返回输入端与给定信号 sT相比较， 得到偏差电压∆u，此偏差电压∆u经过电压 经过电压、 得到偏差电压 ，此偏差电压 经过电压、功率放 大后，改变电动机的转速和方向， 大后，改变电动机的转速和方向，并通过减速器带动 调压器，实现对炉温的闭环控制。输出量直接（或间 调压器，实现对炉温的闭环控制。输出量直接（ 地反馈到输入端形成闭环， 接）地反馈到输入端形成闭环，使输出量参与系统的 11 控制 。
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控制器 的模式
（7）数字调节器、智能调节器、可编程调 ）数字调节器、智能调节器、 节器 （8）新型结构体系工业控制计算机 ） （9）EIC(Electrical Instrumentation ） Computer)电控、仪控、计算机 电控、 电控 仪控、 （10）混合型控制器 ）混合型控制器HC900 课外作业：查找智能 模块 模块、 课外作业：查找智能I/O模块、PCC、PMAC、 、 、 EIC、混合型控制器的相关资料 、
图1-2 数控加工机床开环控制图
8
2.闭环控制方式 2.闭环控制方式
实例：电炉箱恒温控制系统
图1-4 电炉箱恒温控制系统
9
2.闭环控制方式 2.闭环控制方式
需要控制的是被控量，而测量的是被控量对给定值 的偏差。
设定器 控制器 被控过程 被控量
传感器
反馈回来的信号与给定值相减，即根据偏差进行控 制，称为负反馈，反之称为正反馈。 优点：具有自动修正被控制量出现偏离的能力，可以修 正元件参数变化以及外界扰动引起的误差，控制精度高。
图1-6 炉温自动调节过程
12
1.2.2 按输出量分类
1. 恒值控制系统 2. 随动控制系统 3. 程序控制系统
13
恒值系统：也称镇定系统。 恒值系统：也称镇定系统。输出量以一定的精度
等于给定值，而给定值一般不变化或变化很缓慢， 等于给定值，而给定值一般不变化或变化很缓慢，扰动可随时 变化的系统称为恒值系统，在生产过程中， 变化的系统称为恒值系统，在生产过程中，这类系统非常 例如，冶金部门的恒温系统，石油部门的恒压系统等。 多。例如，冶金部门的恒温系统，石油部门的恒压系统等。
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4. 传感检测部分
传感器是将机电控制系统中被检测对象的状 态、性质等信息转换为相应的物理量或者化 学量的装置。 学量的装置。 传感器的作用类似于人的感觉器官， 传感器的作用类似于人的感觉器官，它将被 测物理量，如位置、位移、速度、压力、 测物理量，如位置、位移、速度、压力、流 温度等信息进行采集和处理， 量、温度等信息进行采集和处理，以供控制 系统分析处理之用。 系统分析处理之用。
3
1.2 机电控制控制系统的分类
1.2.1 按信号流分类 1.2.2 按输出量分类 1.2.3按系统特性分类 1.2.4 按控制模式分类
4
1.2.1 按信号流分类
1.开环系统 开环系统 2．闭环控制方式 ．
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1.开环系统 1.开环系统
实例： 实例：经济型数控机床上常用的步进电动机开环伺
服系统
图1-1数控加工机床示意图 数控加工机床示意图
自动调节过程
电炉箱温度降低，热电偶测得的电压 降低， 电炉箱温度降低，热电偶测得的电压ufT降低，ufT<usT，偏差 降低 ， 电压∆u=( usT -ufT)>0，直流伺服电机两端的电压升高，且为 电压 ，直流伺服电机两端的电压升高， 正电压，电机正转，使得调压变压器的输出电压UR升高 升高， 正电压，电机正转，使得调压变压器的输出电压 升高，电 阻丝功率增大，电炉箱温度上升，直至达到设定温度。 阻丝功率增大，电炉箱温度上升，直至达到设定温度。 电炉箱温度升高，热电偶测得的电压ufT升高，ufT>usT，偏差 升高， 电炉箱温度升高，热电偶测得的电压 升高 ， 电压∆u=( usT -ufT) <0，直流伺服电机两端的电压降低，且为 电压 ，直流伺服电机两端的电压降低， 负电压，电机反转，使得调压变压器的输出电压UR降低 降低， 负电压，电机反转，使得调压变压器的输出电压 降低，电 阻丝功率减小，电炉箱温度下降，直至达到设定温度。 阻丝功率减小，电炉箱温度下降，直至达到设定温度。
— 输入是随时间任意变化，要求输出跟随其变化 — 输入是随时间任意变化，要求输出跟随 跟随其变化
例：防空导弹制导
目标跟踪雷达跟随目标 目标跟踪雷达跟随目标 跟随 导弹导引雷达跟随目标 导弹导引雷达跟随目标 跟随 跟踪雷达（提前量） 跟踪雷达（提前量） 导弹跟随导引雷达 导弹跟随导引雷达 跟随
15
• 程序控制系统
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1.3 机电控制控制系统的组成及功能
4．比较环节 ．
将所检测到的被控量的反馈量与给定值进行代数运算， 将所检测到的被控量的反馈量与给定值进行代数运算，从而确 定偏差信号，起信号的综合作用。 定偏差信号，起信号的综合作用。
5．放大环节 ．
将微弱的偏差信号进行电压放大和功率放大。 将微弱的偏差信号进行电压放大和功率放大。
6．执行机构 ．
根据放大后的偏差信号直接对被控对象执行控制作用， 根据放大后的偏差信号直接对被控对象执行控制作用，使被控 量达到所要求的数值。 量达到所要求的数值。
7．校正环节 ．
参数或结构便于调整的附加装置，用以改善系统的性能。 参数或结构便于调整的附加装置，用以改善系统的性能。
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1.3.2 机电控制控制系统的组成及功能
26
3. 动力装置
动力或能源是指驱动电动机的“电源” 动力或能源是指驱动电动机的“电源”、驱 动液压系统的液压源和驱动气压系统的气压 源。 驱动电动机常用的“电源”包括直流调速器、 驱动电动机常用的“电源”包括直流调速器、 变频器、 变频器、交流伺服驱动器及步进电动机驱动 器等。液压源通常称为液压站： 器等。液压源通常称为液压站：气压源通常 称为空压站。 称为空压站。
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2.控制装置 2.控制装置
机电控制系统的核心是控制 。几乎所有的控 制器都是由具有微处理器的计算机、输入/输 制器都是由具有微处理器的计算机、输入 输 出接口、通信接口及周边装置等组成。 出接口、通信接口及周边装置等组成。归纳 起来，主要有以下几种模式。 起来，主要有以下几种模式。
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控制器 的模式
2
1.1 机电控制系统的基本概念
系统： 系统：由相互关联和制约的多个环节组成的一 个整体，并就某种目标而运动。 个整体，并就某种目标而运动。 自动控制：在无人直接参加的情况下， 自动控制：在无人直接参加的情况下，利用控 制装置使被控对象和过程自动地按预定规律变 化的控制过程。 化的控制过程。 机电控制系统：是由控制装置和被控对象所组 成，它们以某种相互依赖的的方式组合成为一 个有机整体，并对被控对象进行自动控制。 个有机整体，并对被控对象进行自动控制。
（1）单片机 ） （2）嵌入式控制器 ） （3）智能 模块 ）智能I/O模块 4）可编程控制器（PLC） ）可编程控制器（ ） （5）可编程计算机控制器（Programmable ）可编程计算机控制器（ Computer Controller,PCC） ） （6）可编程多轴控制器（Programmable ）可编程多轴控制器（ Multi-Axis Controller,PMAC） ）
随动系统：输出量能以一定精度跟随给定值变化的系统 随动系统：
称随动系统，又称为跟踪系统。 称随动系统，又称为跟踪系统。这类系统的特点是系统的给 定值变化规律完全取决于事先不能确定的时间函数。例如， 定值变化规律完全取决于事先不能确定的时间函数。例如， 火炮系统，卫星控制系统等。 火炮系统，卫星控制系统等。
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1.2.4 按控制模式分类
1. 连续控制系统 又称为模拟系统， 又称为模拟系统，系统中各部分传递的信 号是时间的连续函数。 号是时间的连续函数。 2. 数字控制系统 又称为离散系统， 又称为离散系统，系统中各部分传递的信 号是数字脉冲信号， 号是数字脉冲信号，数字控制系统是由 计算机实现的。 计算机实现的。
1.3 机电控制控制系统的组成及功能
1.3.1 控制系统的组成和基本环节
自动控制装置 给 定 值 偏 差 u 值 控制器 被 控 量 执行机构 调节机构 受控对象
测量、变送元 件
1．被控对象 ． 自控系统需要进行控制的机器设备或生产过程。 自控系统需要进行控制的机器设备或生产过程。 2．给定环节 ． 设定被控制量的参考输入或给定值的环节 3．检测装置 ． 用于检测受控对象的输出量，并将其转换为与给定量相同的物理量。 用于检测受控对象的输出量，并将其转换为与给定量相同的物理量。
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5. 执行装置
根据使用能量的不同，执行装置分为电气式、液压式和气动式。 根据使用能量的不同，执行装置分为电气式、液压式和气动式。 （1）电气式执行装置 ） 将电能转变成电磁力，并利用该电磁力驱动运行机构运动。 将电能转变成电磁力，并利用该电磁力驱动运行机构运动。 （2）液压式执行装置 ） 先将电能变换为液压能并用电磁阀改变压力油的流向， 先将电能变换为液压能并用电磁阀改变压力油的流向，从而使 液压执行元件驱动运行机构运动。 液压执行元件驱动运行机构运动。 （3）气动式执行装置 ） 气动式与液压式的原理相同，只是将介质改为气体而已。 气动式与液压式的原理相同，只是将介质改为气体而已。由 于气动控制系统的工作介质是空气，来源方便， 于气动控制系统的工作介质是空气，来源方便，不需要回气 管道，不污染环境，因此在近些年得到大量的应用。 管道，不污染环境，因此在近些年得到大量的应用。
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人工控制与自动控制： 人工控制与自动控制：水箱水位控制问题
脑 手 眼
人工控制系统 人的作用：主要完成测量 测量、 人的作用：主要完成测量、比 执行三种任务 较和执行三种任务 人工闭环控制（反馈控制） 人工闭环控制（反馈控制）
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控制对象： 控制对象：水箱系统 被控量： 被控量： 水箱水位 希望状态：实际水位= 希望状态：实际水位=希望值
— 输入是按预定规律变化的 — 例：龙门刨床工作台控制
速度 高速切削 下一循环 提速 降速
时间
返回
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1.2.3按系统特性分类 1.2.3按系统特性分类
1. 线性定常系统 系统的数学模型是线性常系数微分方程， 系统的数学模型是线性常系数微分方程，系统 的输入与输出都有确定的变化规律。 的输入与输出都有确定的变化规律。 2. 非线性系统 系统的数学模型是非线性方程， 系统的数学模型是非线性方程，系统的输出可 能是确定的，也可能是不确定的变化规律。 能是确定的，也可能是不确定的变化规律。
工作原理：外部给定的指令脉冲送入步进电动机， 工作原理：外部给定的指令脉冲送入步进电动机，
步进电动机转轴转过的角度正比于指令脉冲的个数， 步进电动机转轴转过的角度正比于指令脉冲的个数， 6 运动角速度由送入脉冲的频率决定。 运动角速度由送入脉冲的频率决定。
概念 开环控制方式是指控制装置与被控对象之间只 有顺向作用而没有反向联系的控制过程， 有顺向作用而没有反向联系的控制过程，信 号由给定值至被控量是单向传递。 号由给定值至被控量是单向传递。
采样控制系统。 程序控制系统：采样控制系统。自动控制系统的被 控制量如果是根据预先编好的程序进行控制的系统 称程序控制系。例如，炼钢炉中的微机控制系统， 称程序控制系。例如，炼钢炉中的微机控制系统， 14 洲际弹道导弹的程序控制系统等。 洲际弹道导弹的程序控制系统等。
• 随动控制系统 随动控制系统
特点：控制较简单、没有纠偏能力、 特点：控制较简单、没有纠偏能力、控制精度难以 保证、 保证、抗扰动性较差 应用：自动化流水线、自动售货机、自动洗衣机、 应用：自动化流水线、自动售货机、自动洗衣机、 数控车床及指挥交通的红绿灯转换等
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数控加工机床开环控制图
此系统的输入量为加工指令，输出量为机床工 作台的位移，系统的控制对象为工作台，执 行机构为步进电机和传动机构。
第1单元 机电控制系统的基本概念
1.1 机电控制系统的基本概念 1.2 机电控制控制系统的组成及功能 1.3 机电控制控制系统的分类 1.4 机电控制控制系统的性能要求和指标
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退出
人工控制与自动控制 煤气灶上油煎鸡 蛋时的油温控制 自行车速度控制 汽车驾驶 收音机音量调节 电饭煲 空调 抽水马桶 汽轮机转速控制 导弹飞行控制 声控光控路灯
1．机械部分 ． 2．控制装置 ． 3．动力装置 ． 4．传感检测部分 ． 5．执行装置。 ．执行装置。
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1．机械部分
机械部分是机电系统的基本支撑， 机械部分是机电系统的基本支撑，它主要 包括机械传动部件、机身、框架、 包括机械传动部件、机身、框架、连接件 如原动机、 等，如原动机、工作机和传动装置一般都 采用机械结构。 采用机械结构。 传动机构要具有: 传动机构要具有 1)精密化 精密化 2)高速化 高速化 3)小型化、轻量化 中热电偶将检测到的温度信号T转变成电压信号 图中热电偶将检测到的温度信号 转变成电压信号ufT 转变成电压信号 并以负反馈形式返回输入端与给定信号u 相比较， 并以负反馈形式返回输入端与给定信号 sT相比较， 得到偏差电压∆u，此偏差电压∆u经过电压 经过电压、 得到偏差电压 ，此偏差电压 经过电压、功率放 大后，改变电动机的转速和方向， 大后，改变电动机的转速和方向，并通过减速器带动 调压器，实现对炉温的闭环控制。输出量直接（或间 调压器，实现对炉温的闭环控制。输出量直接（ 地反馈到输入端形成闭环， 接）地反馈到输入端形成闭环，使输出量参与系统的 11 控制 。
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控制器 的模式
（7）数字调节器、智能调节器、可编程调 ）数字调节器、智能调节器、 节器 （8）新型结构体系工业控制计算机 ） （9）EIC(Electrical Instrumentation ） Computer)电控、仪控、计算机 电控、 电控 仪控、 （10）混合型控制器 ）混合型控制器HC900 课外作业：查找智能 模块 模块、 课外作业：查找智能I/O模块、PCC、PMAC、 、 、 EIC、混合型控制器的相关资料 、
图1-2 数控加工机床开环控制图
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2.闭环控制方式 2.闭环控制方式
实例：电炉箱恒温控制系统
图1-4 电炉箱恒温控制系统
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2.闭环控制方式 2.闭环控制方式
需要控制的是被控量，而测量的是被控量对给定值 的偏差。
设定器 控制器 被控过程 被控量
传感器
反馈回来的信号与给定值相减，即根据偏差进行控 制，称为负反馈，反之称为正反馈。 优点：具有自动修正被控制量出现偏离的能力，可以修 正元件参数变化以及外界扰动引起的误差，控制精度高。
图1-6 炉温自动调节过程
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1.2.2 按输出量分类
1. 恒值控制系统 2. 随动控制系统 3. 程序控制系统
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恒值系统：也称镇定系统。 恒值系统：也称镇定系统。输出量以一定的精度
等于给定值，而给定值一般不变化或变化很缓慢， 等于给定值，而给定值一般不变化或变化很缓慢，扰动可随时 变化的系统称为恒值系统，在生产过程中， 变化的系统称为恒值系统，在生产过程中，这类系统非常 例如，冶金部门的恒温系统，石油部门的恒压系统等。 多。例如，冶金部门的恒温系统，石油部门的恒压系统等。
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4. 传感检测部分
传感器是将机电控制系统中被检测对象的状 态、性质等信息转换为相应的物理量或者化 学量的装置。 学量的装置。 传感器的作用类似于人的感觉器官， 传感器的作用类似于人的感觉器官，它将被 测物理量，如位置、位移、速度、压力、 测物理量，如位置、位移、速度、压力、流 温度等信息进行采集和处理， 量、温度等信息进行采集和处理，以供控制 系统分析处理之用。 系统分析处理之用。
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1.2 机电控制控制系统的分类
1.2.1 按信号流分类 1.2.2 按输出量分类 1.2.3按系统特性分类 1.2.4 按控制模式分类
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1.2.1 按信号流分类
1.开环系统 开环系统 2．闭环控制方式 ．
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1.开环系统 1.开环系统
实例： 实例：经济型数控机床上常用的步进电动机开环伺
服系统
图1-1数控加工机床示意图 数控加工机床示意图
自动调节过程
电炉箱温度降低，热电偶测得的电压 降低， 电炉箱温度降低，热电偶测得的电压ufT降低，ufT<usT，偏差 降低 ， 电压∆u=( usT -ufT)>0，直流伺服电机两端的电压升高，且为 电压 ，直流伺服电机两端的电压升高， 正电压，电机正转，使得调压变压器的输出电压UR升高 升高， 正电压，电机正转，使得调压变压器的输出电压 升高，电 阻丝功率增大，电炉箱温度上升，直至达到设定温度。 阻丝功率增大，电炉箱温度上升，直至达到设定温度。 电炉箱温度升高，热电偶测得的电压ufT升高，ufT>usT，偏差 升高， 电炉箱温度升高，热电偶测得的电压 升高 ， 电压∆u=( usT -ufT) <0，直流伺服电机两端的电压降低，且为 电压 ，直流伺服电机两端的电压降低， 负电压，电机反转，使得调压变压器的输出电压UR降低 降低， 负电压，电机反转，使得调压变压器的输出电压 降低，电 阻丝功率减小，电炉箱温度下降，直至达到设定温度。 阻丝功率减小，电炉箱温度下降，直至达到设定温度。
— 输入是随时间任意变化，要求输出跟随其变化 — 输入是随时间任意变化，要求输出跟随 跟随其变化
例：防空导弹制导
目标跟踪雷达跟随目标 目标跟踪雷达跟随目标 跟随 导弹导引雷达跟随目标 导弹导引雷达跟随目标 跟随 跟踪雷达（提前量） 跟踪雷达（提前量） 导弹跟随导引雷达 导弹跟随导引雷达 跟随
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• 程序控制系统
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1.3 机电控制控制系统的组成及功能
4．比较环节 ．
将所检测到的被控量的反馈量与给定值进行代数运算， 将所检测到的被控量的反馈量与给定值进行代数运算，从而确 定偏差信号，起信号的综合作用。 定偏差信号，起信号的综合作用。
5．放大环节 ．
将微弱的偏差信号进行电压放大和功率放大。 将微弱的偏差信号进行电压放大和功率放大。
6．执行机构 ．
根据放大后的偏差信号直接对被控对象执行控制作用， 根据放大后的偏差信号直接对被控对象执行控制作用，使被控 量达到所要求的数值。 量达到所要求的数值。
7．校正环节 ．
参数或结构便于调整的附加装置，用以改善系统的性能。 参数或结构便于调整的附加装置，用以改善系统的性能。
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1.3.2 机电控制控制系统的组成及功能
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3. 动力装置
动力或能源是指驱动电动机的“电源” 动力或能源是指驱动电动机的“电源”、驱 动液压系统的液压源和驱动气压系统的气压 源。 驱动电动机常用的“电源”包括直流调速器、 驱动电动机常用的“电源”包括直流调速器、 变频器、 变频器、交流伺服驱动器及步进电动机驱动 器等。液压源通常称为液压站： 器等。液压源通常称为液压站：气压源通常 称为空压站。 称为空压站。
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2.控制装置 2.控制装置
机电控制系统的核心是控制 。几乎所有的控 制器都是由具有微处理器的计算机、输入/输 制器都是由具有微处理器的计算机、输入 输 出接口、通信接口及周边装置等组成。 出接口、通信接口及周边装置等组成。归纳 起来，主要有以下几种模式。 起来，主要有以下几种模式。
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控制器 的模式
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1.1 机电控制系统的基本概念
系统： 系统：由相互关联和制约的多个环节组成的一 个整体，并就某种目标而运动。 个整体，并就某种目标而运动。 自动控制：在无人直接参加的情况下， 自动控制：在无人直接参加的情况下，利用控 制装置使被控对象和过程自动地按预定规律变 化的控制过程。 化的控制过程。 机电控制系统：是由控制装置和被控对象所组 成，它们以某种相互依赖的的方式组合成为一 个有机整体，并对被控对象进行自动控制。 个有机整体，并对被控对象进行自动控制。
（1）单片机 ） （2）嵌入式控制器 ） （3）智能 模块 ）智能I/O模块 4）可编程控制器（PLC） ）可编程控制器（ ） （5）可编程计算机控制器（Programmable ）可编程计算机控制器（ Computer Controller,PCC） ） （6）可编程多轴控制器（Programmable ）可编程多轴控制器（ Multi-Axis Controller,PMAC） ）
随动系统：输出量能以一定精度跟随给定值变化的系统 随动系统：
称随动系统，又称为跟踪系统。 称随动系统，又称为跟踪系统。这类系统的特点是系统的给 定值变化规律完全取决于事先不能确定的时间函数。例如， 定值变化规律完全取决于事先不能确定的时间函数。例如， 火炮系统，卫星控制系统等。 火炮系统，卫星控制系统等。
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1.2.4 按控制模式分类
1. 连续控制系统 又称为模拟系统， 又称为模拟系统，系统中各部分传递的信 号是时间的连续函数。 号是时间的连续函数。 2. 数字控制系统 又称为离散系统， 又称为离散系统，系统中各部分传递的信 号是数字脉冲信号， 号是数字脉冲信号，数字控制系统是由 计算机实现的。 计算机实现的。
1.3 机电控制控制系统的组成及功能
1.3.1 控制系统的组成和基本环节
自动控制装置 给 定 值 偏 差 u 值 控制器 被 控 量 执行机构 调节机构 受控对象
测量、变送元 件
1．被控对象 ． 自控系统需要进行控制的机器设备或生产过程。 自控系统需要进行控制的机器设备或生产过程。 2．给定环节 ． 设定被控制量的参考输入或给定值的环节 3．检测装置 ． 用于检测受控对象的输出量，并将其转换为与给定量相同的物理量。 用于检测受控对象的输出量，并将其转换为与给定量相同的物理量。
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5. 执行装置
根据使用能量的不同，执行装置分为电气式、液压式和气动式。 根据使用能量的不同，执行装置分为电气式、液压式和气动式。 （1）电气式执行装置 ） 将电能转变成电磁力，并利用该电磁力驱动运行机构运动。 将电能转变成电磁力，并利用该电磁力驱动运行机构运动。 （2）液压式执行装置 ） 先将电能变换为液压能并用电磁阀改变压力油的流向， 先将电能变换为液压能并用电磁阀改变压力油的流向，从而使 液压执行元件驱动运行机构运动。 液压执行元件驱动运行机构运动。 （3）气动式执行装置 ） 气动式与液压式的原理相同，只是将介质改为气体而已。 气动式与液压式的原理相同，只是将介质改为气体而已。由 于气动控制系统的工作介质是空气，来源方便， 于气动控制系统的工作介质是空气，来源方便，不需要回气 管道，不污染环境，因此在近些年得到大量的应用。 管道，不污染环境，因此在近些年得到大量的应用。
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人工控制与自动控制： 人工控制与自动控制：水箱水位控制问题
脑 手 眼
人工控制系统 人的作用：主要完成测量 测量、 人的作用：主要完成测量、比 执行三种任务 较和执行三种任务 人工闭环控制（反馈控制） 人工闭环控制（反馈控制）
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控制对象： 控制对象：水箱系统 被控量： 被控量： 水箱水位 希望状态：实际水位= 希望状态：实际水位=希望值
— 输入是按预定规律变化的 — 例：龙门刨床工作台控制
速度 高速切削 下一循环 提速 降速
时间
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1.2.3按系统特性分类 1.2.3按系统特性分类
1. 线性定常系统 系统的数学模型是线性常系数微分方程， 系统的数学模型是线性常系数微分方程，系统 的输入与输出都有确定的变化规律。 的输入与输出都有确定的变化规律。 2. 非线性系统 系统的数学模型是非线性方程， 系统的数学模型是非线性方程，系统的输出可 能是确定的，也可能是不确定的变化规律。 能是确定的，也可能是不确定的变化规律。
工作原理：外部给定的指令脉冲送入步进电动机， 工作原理：外部给定的指令脉冲送入步进电动机，
步进电动机转轴转过的角度正比于指令脉冲的个数， 步进电动机转轴转过的角度正比于指令脉冲的个数， 6 运动角速度由送入脉冲的频率决定。 运动角速度由送入脉冲的频率决定。
概念 开环控制方式是指控制装置与被控对象之间只 有顺向作用而没有反向联系的控制过程， 有顺向作用而没有反向联系的控制过程，信 号由给定值至被控量是单向传递。 号由给定值至被控量是单向传递。
采样控制系统。 程序控制系统：采样控制系统。自动控制系统的被 控制量如果是根据预先编好的程序进行控制的系统 称程序控制系。例如，炼钢炉中的微机控制系统， 称程序控制系。例如，炼钢炉中的微机控制系统， 14 洲际弹道导弹的程序控制系统等。 洲际弹道导弹的程序控制系统等。
• 随动控制系统 随动控制系统
特点：控制较简单、没有纠偏能力、 特点：控制较简单、没有纠偏能力、控制精度难以 保证、 保证、抗扰动性较差 应用：自动化流水线、自动售货机、自动洗衣机、 应用：自动化流水线、自动售货机、自动洗衣机、 数控车床及指挥交通的红绿灯转换等
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数控加工机床开环控制图
此系统的输入量为加工指令，输出量为机床工 作台的位移，系统的控制对象为工作台，执 行机构为步进电机和传动机构。