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控制工程

指数 控制工程

控制工程(Control engineering)是有关控制理论研究与应用的一门工程学。控制系统的实现通常基于传感器的使用,它可以测量被控制设备的性能参数,然后收集到的数据以反馈的形式施加到执行器上,使得执行器输出一定的信号,确保系统工作在预期的状态。工程师可以设计无需人介入、可以自适应、自动修正误差的设备系统,这种系统被称为“自动控制”,例如汽车的巡航定速系统。控制工程在本质上是一个交叉学科,而描述系统行为的数学模型则又是重中之重。.

9 关系: 反馈巡航定速工程学交叉学科传感器自动控制控制理论数学模型执行器

反馈

反饋(,又稱回--授),--,是控制论的基本概念,指将系统的输出返回到输入端并以某种方式改变输入,它们之间存在因果关系的回路,进而影响系统功能的过程。 在这种情况下,我们可以说系统“反馈到它自身”。在讨论反馈系统时,因果关系的概念应当特别仔细对待: “对于反馈系统,很难作出简单的推理归因,因为当系统A影响到系统B,系统B又影响到系统A,形成了循环。这使得基于因果关系的分析特别艰难,需要将系统作为一个整体来看待。” 反馈可分为负反馈和正回饋。前者使输出起到与输入相反的作用,使系统输出与系统目标的误差减小,系统趋于稳定;后者使输出起到与输入相似的作用,使系统偏差不断增大,使系统振荡,可以放大控制作用。对负反馈的研究是控制论的核心问题。.

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巡航定速

巡航定速(英语:Cruise Control),是安装在汽车中能够自动控制车辆行驶速度的装置。巡航定速有时也被厂家称为定速巡航、速度控制(英语:Speed Control)或自动巡航(英语:Autocruise)。 在驾车行驶过程中,驾驶员可以启动巡航定速,之后不需再踩油门,车辆既可按照一定的速度前进。在巡航定速启动后,驾驶员也可通过巡航定速的手动调整装置,对车速进行小幅度调整,而无需踩油门。當需要減速時,踩下煞車踏板即可自動解除定速巡航,駕駛員可再按鈕重新以先前設定的速度恢復定速巡航。 在平缓的道路上,使用巡航定速可以保持车辆匀速行驶,减少耗油量;在长途驾驶时,巡航定速装置可以把驾驶员的脚从油门踏板上解放出来,从而减少疲劳程度;在有限速的路段,驾驶员可以运用巡航定速控制车速,不再看速度表,把注意力放在路面上,从而可以促进安全。 一部份廠牌搭配更先進的巡航定速系統,稱為「主動式定速巡航」(ACC, Adaptive Cruise Control)或「自動跟車」,除了可依照駕駛者所設定速度行駛外,還會偵測與前車間的距離,當距離過近時會主動減速,拉開到安全的距離後再自動加速至所設定的速度。.

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工程学

工程学、工程科学或工学,是通过研究与实践应用数学、自然科学、社会学等基础学科的知识,来达到改良各行业中现有建筑、机械、仪器、系统、材料、化學和加工步骤的设计和应用方式一门学科。实践与研究工程学的人叫做工程师。 在高等学府中,将自然科学原理应用至工业、农业、服务业等各个生产部门所形成的诸多工程学科也称为工科和工学。.

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交叉学科

#重定向 科际整合.

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传感器

传感器(Sensor)是用於偵測環境中所生事件或變化,並將此訊息傳送出至其他電子設備(如中央處理器)的裝置,通常由敏感元件和转换元件组成。.

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自动控制

自動化控制(automation control)屬於自動化技術的一門,廣義來說,通常是指不需藉著人力親自操作機器或機構,而能利用動物以外的其他裝置元件或能源,來達成人類所期盼執行的工作。更狹義地說即是以生化、機電、電腦、通訊、水力、蒸汽等科學知識與應用工具,進行設計來代替人力或減輕人力或簡化人類工作程序的機構機制,皆可稱之。 自动控制是相对人工控制概念而言的。指的是在没人参与的情况下,利用控制装置使被控对象或过程自动地按预定规律运行。自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。 自动控制系统的理论主要是反馈论,包括从功能的观点对机器和物体中(神经系统、内分泌及其他系统)的调节和控制的一般规律的研究。离散控制理论在计算中也有很广泛的应用。 自动控制是工程科学的一个分支。它涉及利用反馈原理的对动态系统的自动影响,以使得输出值接近我们想要的值。从方法的角度看,它以数学的系统理论为基础。我们今天称作自动控制的是二十世纪中叶产生的控制论的一个分支。基础的结论是由诺伯特·维纳、鲁道夫·卡尔曼提出的。 室内温度的调节是一个简明易懂的例子。目的是把室内温度保持在一个定值θ,尽管开窗等因素使得室内热量散发出室外(干扰d)。为了达到这个目的,加热必须被适当的影响。通过阀门的调节,温度就会保持恒定。除此之外,在人们有感觉之前,暖器热水的温度也会受外界温度的干扰。.

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控制理论

控制理論是工程學與數學的跨領域分支,主要處理在有輸入信號的動力系統的行為。系統的外部輸入稱為「參考值」,系統中的一個或多個變數需隨著參考值變化,控制器處理系統的輸入,使系統輸出得到預期的效果。 控制理論一般的目的是藉由控制器的動作讓系統穩定,也就是系統維持在設定值,而且不會在設定值附近晃動。 連續系統一般會用微分方程來表示。若微分方程是線性常係數,可以將微分方程取拉普拉斯轉換,將其輸入和輸出之間的關係用傳遞函數表示。若微分方程為非線性,已找到其解,可以將非線性方程在此解附近進行線性化。若所得的線性化微分方程是常係數的,也可以用拉普拉斯轉換得到傳遞函數。 傳遞函數也稱為系統函數或網路函數,是一個數學表示法,用時間或是空間的頻率來表示一個線性常係數系統中,輸入和輸出之間的關係。 控制理论中常用方塊圖來說明控制理论的內容。.

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数学模型

數學模型是使用數學概念和語言來对一個系統的描述。建立数学模型的过程叫做数学建模。數學模型不只用在自然科學(如物理、生物學、地球科學、大氣科學)和工程学科(如计算机科学,人工智能)上,也用在社會科學(如經濟學、心理學、社會學和政治科學)上;其中,物理學家、工程師、统计学家、運籌學分析家和經濟學家們最常使用數學模型。模型会帮助解释一个系统,研究不同组成部分的影响,以及对行为做出预测。 Eykhoff定義「數學模型」為「對一個現存(或被建構的)系統本質的表述,以能以有用的形式表示出此系統的知識來。」 數學模型可以有許多種的形式,不只限定在動態系統、概率模型、微分方程或賽局模型而已。不同的模型可能有相同的形式,同一個模型也可能包含了不同的抽象結構。.

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执行器

执行器(Actuators)又称为促动器、致动器、操动件、执行机构、驱动器或驱动件,是一種將能源轉換成機械動能的裝置,並可藉由執行器來控制驅使物體進行各種預定動作。这类机械能把能量转化为运动。根据能量来源分为:電動執行器、油壓執行器及空壓執行器等。按尺度来分可为普通執行器、微執行器和纳米執行器等。.

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