《自动化专业英语》中英文翻译-中文部分.doc

第1章1.1 控制系统的引入人类控制自然力量的设计促进人类历史的发展， 我们已经广泛的能利用这种 量进行在人类本身力量之外的物理进程。在充满活力的 20 世纪中，控制系统工 程的发展已经使得很多梦想成为了现实。 控制系统工程队我们取得的成就贡献巨 大。回首过去，控制系统工程主要的贡献在机器人，航天驾驶系统包括成功的实 现航天器的软着陆，航空飞机自动驾驶与自动控制，船舶与潜水艇控制系统，水 翼船、气垫船、高速铁路自动控制系统，现代铁路控制系统。 以上这些类型的控制控制系统和日常生活联系紧密， 控制系统是一系列相关 的原件在系统运行的基础上相互关联的构成的， 此外控制系统存在无人状态下的 运行，如飞机自控驾驶，汽车的巡航控制系统。对于控制系统，特别是工业控制 系统，我们通常面对的是一系列的器件，自动控制是一个复合型的学科。控制工 程师的工作需要具有力学，电子学，机械电子，流体力学，结构学，无料的各方 面的知识。 计算机在控制策略的执行中具有广泛的应用，并且控制工程的需求带 动了信息技术的与软件工程的发展。 通常控制系统的范畴包括开环控制系统与闭环控制系统， 两种系统的区别在 于是否在系统中加入了闭环反馈装置。 开环控制系统 开环控制系统控制硬件形式很简单，图 2.1 描述了一个单容液位控制系统，图 2.1 单容液位控制系统我们的控制目标是保持容器的液位 h 在水流出流量 V1 变化的情况下保持在一定 可接受的范围内，可以通过调节入口流量 V2 实现。这个系统不是精确的系统， 本系统无法精确地检测输出流量 V2，输入流量 V1 以及容器液位高度。图 2.2 描 述了这个系统存在的输入（期望的液位）与输出（实际液位）之间的简单关系，图 2.2 液位控制系统框图这种信号流之间的物理关系的描述称为框图。箭头用来描述输入进入系统，以及输出流出系统。这个控制系统没有反馈连接，这种反馈缺失用术语描述为开环。 图 2.3 描述场效应管控制的直流电机控制切断轮恒速运转。一旦有木料接触 到切断轮的表面， 将对驱动转矩产生一个干扰转矩，在假定控制信号保持恒定的 情况下，导致切割轮的转速下降。干扰的加入位于电机与负载之间，如图 2.4 所 示。图 2.3 晶闸管控制直流电机图 2.4 带有干扰情况下晶闸管控制直流电机干扰转矩，以及其他的输入，对开环系统的控制的精确性产生严重的影响， 这种系统由于不存在反馈，所以根本就不可自动的修正输出。 闭环控制系统 闭环控制系统源自于输入端的来自于输出端的输出信号的精确复制。 偏差检 测器源于输入与输出信号之间偏差。 闭环控制系统一直对输出信号起控制作用直 到输出与输入的偏差信号为零。 在闭环控制系统中，输出与输入的任何偏差都能 被自动的进行修正。 通过适当的设计，系统将能克服任何干扰以及原件情况的变 化对系统所产生的影响。图 2.5 单容液位自动控制系统图 2.6 闭环控制系统框图图 2.5 阐述了图 2.1 所描述的单容液位控制系统的另一种形式。这个系统可 以在输出流量 V1 变化的情况下，保持液位 h 在与期望的精确地误差范围内。如 果液位不是设定值， 将产生一个偏差电压。这个电压经过放大加到控制输入流量 V2 的电机上，通过改变输入流量修正液位，该系统的系统框图如图 2.6 所示。由 于存在反馈，这种系统被称为闭环系统。 图 2.4 所示的晶闸管控制直流电机系统的另一种形式即：自动调速系统如图 2.7 所示。反馈系统可以在干扰转矩存在的情况下使电机的转速保持相对不变。该系统的反馈部分由将转速转换为电压信号的转速计充当。 为了输出期望转速与 实际转速的偏差信号， 差动放大器产生用于改变直流电机励磁电流的偏差信号来 修正到期望的输出转速。图 2.7 晶闸管控制直流电动机的自动控制系统反馈控制用于控制位置、 转速以及加速度即自动驾驶在民用以及军事工业中 是很常见的。反馈控制系统有他的优点，同样也具有一些列的缺点，应为反馈的 存在，会使系统存在震荡，通过适当的设计，可以实现在系统稳定的前提下利用 这些优点。1.2 拉普拉斯变换与传递函数拉普拉斯变换 拉普拉斯变换对解决一般的描述系统的方程有帮助。 通常将变量的拉普拉斯 变换形式写成其大写形式，如：y(t)的拉普拉斯变换形式为 Y(s)。在这些符号中， 微分方程中的 t 代表时域而拉氏变换中的 s 代表复数域。对此，有如下定义：式中，L{ }表示拉普拉斯变换，我们用如下形式表示拉普拉斯反变换：需要注意的是：虽然 y(t)表示实数方程，但其拉普拉斯变换 Y(S)表示的是关于复 变函数 s 的复数方程。整个过程的完成需要大量的复数运算，单我们不关心进行 拉普拉斯反变换所进行的运算。相反，在对于系统框