基本控制回路由传感器来测量和解释数据,并产生一个动作,然后通过一些执行器完成执行。它很像模仿人类或动物控制任务,计划完成:理解、解释、行为。请思考一会儿,以你们正在处理的相对简单的系统为例,也就是阅读本文的这个系统。
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毫不奇怪,工程控制系统至少从概念上模仿许多这样的结构和组织。事实上,对于工程控制的一部分研究是出于纯粹的好奇心去更好地理解人类控制和通信的奇迹。在19世纪50年代,诺伯特·维纳[11]提议了一个现在已不再流行的词——控制论[12]。创建完全自主的机器仍然是一个梦想。然而,在一些地区,控制一直是提供自主性任务执行的工具,有难以置信的准确性、可靠性和可重复性。
基本(子)控制系统的组成是由以下组成(见图1-10):
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图1-10 一个基本控制回路的组成
●传感器和数据采集系统(DAS)。传感器响应物理刺激(热、光、声音、压力、磁、运动等等)并记录或传输响应。他们通常包括传感器,可以将信号转换到另一个信号的感知域,现如今多是数字信号。
●数字信号处理器(DSP)执行缩放、平滑滤波或任何其他预处理函数。他们可以是一个单独的数据采集系统和控制计算机之间的组件通信链,或被整合为后者的一部分,或者作为前者的一部分。
●控制器,一个专用的微处理器或通用电脑,通过内存来存储程序、算法以及数据,配备有通信链路进行监督,和/或(重新)编程用于信息接收和发送信息的DAS和执行器。控制用计算机计算并监督控制行为。这个算法可以直接使用或者是基于过程模型的先验知识下的对象控制、信号、控制的目的。
●执行机构,从控制计算机接收命令并将其转换,通常使用额外的电力能源,输入到驱动过程。
控制子系统的核心控制子系统是计算机,但是需要与传感器和执行器协调,根据一个全面的了解,过程控制是控制系统执行的基础。
控制系统复杂性差异巨大。在原始的控制系统控制中电脑只是一个连接传感器和执行器的装置,就像漂浮在马桶冲水机制一样,在其他环境下,像控制世界经济的系统中,是由人参与的控制来决定下一步做什么。
现在普遍的是传感器、执行器和控制计算机并不是协同合作的,而是通过通信网络通信系统或通信(子)系统相连,就像在人类的控制回路中,感知器、肌肉和大脑通过神经相连。
在某些情况下,控制可以基于知识的过程和所需的目标执行,而不使用实际的信息推进。在这种情况下,控制是开环的,因此没有反馈。
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