淺析自動控制的原理及其應(yīng)用

摘 要：人類社會的發(fā)展離不開自動控制的發(fā)展，二者有著密切的聯(lián)系。迄今為止，自動控制科學(xué)不僅對整個科學(xué)技術(shù)作出了非常重要的貢獻(xiàn)，也為人類社會帶來很多效益。本文簡要介紹了自動控制的原理，并對自動控制在人們生活中的幾點(diǎn)應(yīng)用做了分析。

關(guān)鍵詞：自動控制；原理；應(yīng)用

1 概述

人類社會的發(fā)展離不開自動控制的發(fā)展，二者有著密切的聯(lián)系。研究自動控制技術(shù)對于人類來說從危險、復(fù)雜與煩瑣的勞動環(huán)境中解放出來十分有利，而且還可以大大的提高勞動效率。迄今為止，自動控制科學(xué)不僅對整個科學(xué)技術(shù)作出了非常重要的貢獻(xiàn)，也為人類社會帶來很多效益。但是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們又對自動控制與系統(tǒng)工程提出了更多更新更高的要求。自動控制理論與系統(tǒng)工程正面臨新的發(fā)展機(jī)遇與嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。[1]

2 自動控制的原理

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的領(lǐng)域中，自動控制技術(shù)已經(jīng)起到越來越重要的作用。所謂的自動控制，就是指在沒有人直接參與的情況下，利用控制裝置或控制器，使設(shè)備、機(jī)器或生產(chǎn)過程（統(tǒng)稱被控對象）的某個參數(shù)或工作狀態(tài)（即被控制量）自動地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。

自動控制理論是一門研究自動控制共同規(guī)律的科學(xué)技術(shù)。自動控制發(fā)展初級階段，主要用于工業(yè)控制，采用自動調(diào)節(jié)原理，以反饋理論為基礎(chǔ)，“二戰(zhàn)”期間為了設(shè)計和制造火炮定位系統(tǒng)、雷達(dá)跟蹤系統(tǒng)、飛機(jī)及船用自動駕駛儀以及其他軍用設(shè)備，也更加促進(jìn)了自動控制理論的完善與發(fā)展。到戰(zhàn)后，逐漸形成了完整的自動控制理論體系，則是以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)的經(jīng)典控制理論，主要的研究對象是線形定常數(shù)系統(tǒng)，單輸入-單輸出的分析和設(shè)計。[2]

3 自動控制的應(yīng)用

3.1自動控制在污水處理中的應(yīng)用

現(xiàn)在，自動控制理論與技術(shù)有兩個發(fā)展方向，一是將不同的方法結(jié)合在一起，各自發(fā)揮優(yōu)勢，進(jìn)而相互取長補(bǔ)短，形成新的控制系統(tǒng)，得到單一方法不能達(dá)到的效果；二是對理論或方法本身進(jìn)行深入研究。控制理論在污水處理領(lǐng)域的應(yīng)用主要以第一個方向?yàn)橹鳌Ｒ驗(yàn)榻?jīng)典控制以及現(xiàn)代控制的理論研究都非常成熟，現(xiàn)在用在污水處理領(lǐng)域中的多是各種智能控制的混合算法。[3]

3.2 自動控制理論在光伏逆變電源中的應(yīng)用

自動控制理論在光伏逆變電源中應(yīng)用，主要包含對控制方法以及模糊控制理論的研究等。首先是模糊控制理論在光伏逆變電源中的應(yīng)用，把模糊控制理論應(yīng)用到光伏逆變電源并網(wǎng)中，可以將誤差電流與參考電流作為系統(tǒng)的參考控制量，可以采用盡可能少的模糊控制的參數(shù)，能夠在一定程度上降低模糊判斷的時間，從而達(dá)到了一個比較好的控制效果。其次是模數(shù)控制理論的運(yùn)用。所謂模數(shù)控制理論就是提高將模擬電路和數(shù)字電路混合起來，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對逆變電壓的同步與跟蹤進(jìn)行控制。再次是控制方式的探究。在現(xiàn)代的控制方式里，大規(guī)模的集成技術(shù)得到了快速的發(fā)展，使得小規(guī)模的元器件逐漸被專用芯片以及智能芯片代替。最后是復(fù)合控制理論在光伏逆變電源中的應(yīng)用。復(fù)合控制的理論是基于內(nèi)模原理的控制策略，其所采用的方法就是將動力學(xué)的模型放到逆變電源的控制器當(dāng)中，從而形成一種反饋精度非常高的逆變電源。[4]

3.3 在煤炭發(fā)電中自動控制技術(shù)的應(yīng)用

3.3.1 對于發(fā)電設(shè)備與裝置的控制與保護(hù)

以往的煤炭發(fā)電企業(yè)采用的發(fā)電的保護(hù)設(shè)備與裝置具有比較單一的功能，同時采用了比較過時的監(jiān)控方法，難以很好的保護(hù)生產(chǎn)過程中發(fā)生的超限報警以及連鎖跳機(jī)等故障，而自動控制技術(shù)的應(yīng)用，對于煤炭發(fā)電的裝置與設(shè)備進(jìn)行了非常好的保護(hù)。

3.3.2 對于單元爐機(jī)組進(jìn)行合理的整合與統(tǒng)一

隨著科技的不斷發(fā)展，煤炭發(fā)電站也開始采用先進(jìn)的自動控制新技術(shù)，使得煤炭發(fā)電達(dá)到了由機(jī)-電控制一體化向機(jī)-爐-電一體化的合理統(tǒng)一以及整合，高新的單元爐機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)方式的采用，完全呈現(xiàn)出發(fā)電機(jī)組的整體實(shí)力，同時很好地體現(xiàn)出其優(yōu)勢，有效地簡化整個監(jiān)控系統(tǒng)，并發(fā)揮出其獨(dú)特功能，使日常檢測監(jiān)控的程序變得更為簡便，節(jié)省相關(guān)的資金投入。[5]

3.4 糧油加工中單路閉環(huán)反饋系統(tǒng)的運(yùn)用

為了使糧油的生產(chǎn)加工中實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確性以及連續(xù)性，在其比較關(guān)鍵的地方采用以PID 智能控制器為關(guān)鍵內(nèi)容的自動控制系統(tǒng)，而且應(yīng)用越來越廣泛。其工作原理是PID 智能控制器與電子變頻設(shè)備、溫度、物位等變送器、電氣定位閥門等組成閉環(huán)負(fù)反饋來控制壓力、物位、液面、溫度等工藝。[6]

3.5 自動控制系統(tǒng)在小農(nóng)戶滴灌中的應(yīng)用

本系統(tǒng)是在棉花滴灌管理建設(shè)的基礎(chǔ)上，所研發(fā)的適用于小農(nóng)戶使用的滴灌自動控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)的適用面積為12～50hm2，并且不用通過培訓(xùn)就能了解并應(yīng)用。此系統(tǒng)主要是對施肥設(shè)備、水泵以及滴灌系統(tǒng)電磁閥的開關(guān)進(jìn)行控制來實(shí)現(xiàn)自動灌溉。[7]

4 總結(jié)

自動控制在社會生活中的應(yīng)用無處不在，本文只就其中的幾方面做了介紹。雖然自動控制面臨的問題和挑戰(zhàn)非常嚴(yán)峻，但是其發(fā)展機(jī)遇還是很良好的。首先，要加快結(jié)合控制硬件、軟件以及智能，逐步實(shí)現(xiàn)智能化；其次，要逐步達(dá)到自動控制與計算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)、人工智能與系統(tǒng)科學(xué)的結(jié)合，為自動控制提供新思想、新技術(shù)與新方法，推動智能控制的不斷發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳曉帆，蔡自興.自動控制的發(fā)展與未來[J].石油化工自動化，1999（5）：6-7.

[2]胡壽松.自動控制原理（第四版）[M].科技出版社，2001.

[3]汪家權(quán)，陳立愛，侯紅勛，等.自動控制在污水處理中的應(yīng)用[J].工業(yè)用水與廢水，2012（6）：1-6.

[4]周多多.自動控制技術(shù)在光伏逆變電源中的應(yīng)用[J].科技資訊，2012（29）.

[5]連晗，史增芳.煤炭發(fā)電中自動控制技術(shù)的應(yīng)用與探討[J].煤炭技術(shù)，2014（33）：172-174.

[6]馬繼征，王雨，張志強(qiáng)，等.自動控制在糧油加工領(lǐng)域中的應(yīng)用簡介[J].糧油加工，2007（1）：71-73.

[7]崔春亮，阿不都沙拉木，雷建花等.適合小農(nóng)戶的滴灌自動控制系統(tǒng)在裕民縣的推廣應(yīng)用[J].節(jié)水灌溉，2011（4）：51-54.

作者簡介：

陳新橋，1974年生，男，浙江杭州人，中級職稱，主要從事冷軋控制系統(tǒng)工作。