什么是反馈控制(反馈控制系统的基本组成详解)

接上文:反馈控制的原理介绍

反馈控制系统由各种结构不同的元部件组成。从完成“自动控制”这一功能来看,一个控制系统系统必然包括控制器和被控对象两大部分。

被控对象就是我们所要施加控制力的对象,这里主要介绍控制器的组成。根据元部件的功能划分,控制器主要由以下几部分构成:

测量元件:即传感器,用于检测被控制的物理量。如力矩、转速、位移、角度、温度等。

给定元件:用于给出与期望被控量相对应的系统输入量。如期望力矩、期望转速、期望位移、期望角度、期望温度等。

比较元件:将测量元件测得的实际值与 给定元件给出的期望值进行比较,求出它们的偏差。

放大元件:将比较元件给出的偏差信号进行放大,用来推动执行元件去控制被控对象。

执行元件:作用于被控对象,使被控量发生变化。如电机、液压马达等。

校正元件:也称为补偿元件,通常用串联或反馈的方式连接在系统中,以改善系统的性能。

一个典型的反馈控制系统的基本组成如下图所示。

一个典型的反馈控制系统的基本组成

一般加到反馈控制系统的上的外作用有两种类型:一种是有效输入,另一种是扰动。

有效输入决定了系统被控量的变化规律,而扰动则是系统不希望有的外作用,因为它破坏了有效输入对系统的控制。

在实际的控制系统中,扰动总是不可避免的,而且它可以作用于系统中的任何元部件上,如测量元件、放大元件、执行元件等,也就意味着一个系统同时受到多种扰动的影响。比如电源电压的波动,环境温度、压力和负载的变化,飞行中气流的冲击,航海中的波浪等,这些都是现实中存在的扰动。

在设计控制器的初级阶段,通常先忽略扰动的影响,待研究清楚理想环境下的有效输入对系统被控量的变化规律后,再分析扰动的主要来源,并对其作针对性的调整。扰动无法消灭,但要降低其对有效输入的影响。