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比例控制

指数 比例控制

比例控制系統是線性的回授,像浴室抽水馬桶的及離心式調速器都是經典的比例控制系統。 比例控制系統比雙金屬自動調溫器的開關控制要複雜,但比類似車輛巡航定速的PID控制要簡單。若系統的響應時間較長,可以用開關控制來控制,但若響應時間短,可能會造成系統的不穩定。比例控制系統會將輸出調變處理,或是配合像連續控制閥等裝置,使輸出不致於有不連續的變化。 開關控制可以類比於開車時將油門只考慮踩到底或是完全放空,然後調整其占空比來控制速度。當速度還沒到達理想速度,汽車有動力,當速度到達理想速度後,油門放空,車輛減速,當速度低於理想速度(一般會有一些遲滯現象),才會再提供所有動力給汽車。上述作法看似脈衝寬度調變(PWM),但因控制速度不夠快,最後的結果是控制性能不佳,速度有大幅的變化。引擎越有力,整車就越不穩定,汽車越重,整車就越穩定。穩定性和車輛的功率重量比有關。 比例控制類似大部份駕駛開車的方式,若車輛略超過目標速度,油門會稍微放鬆一些,使馬力減少,因此車輛會慢慢的減速,在減速過程也會根據車輛速度和目標速度的差,持續的調整油門,最後會接近目標值,其誤差比開關控制要小很多,而控制也平順許多。 比例控制可以再調昇為PID控制,可以針對像上下坡之類,相同速度下需要功率不同的條件進行處理,這就會根據PID控制中的積分器來補償。.

12 关系: 功率重量比占空比反馈巡航定速程序變數目標值遲滯現象起停式控制脈衝寬度調變自動調溫器離心式調速器PID控制器

功率重量比

功率重量比(或比功率,功率质量比,简称功重比、pwr)是一个用于引擎间比较的参数。功重比是衡量引擎实际性能的指标,也用作一整个载具的性能尺度。计算上,功重比不考虑载具大小及其带来的空气阻力等因素,直接用引擎功率除以载具质量而得。标签上的功重比常常是制造商测量后选取的峰值,但在实际使用中数值却是时常变化的,并且这些变化将会影响实际性能。 功重比的倒数,即重量功率比(功率载荷)用于飞机、汽车等各种载具间的比较。 另外,实践中飞机、火箭等主要以射流反冲为动力的载具也常用推重比衡量发动机性能。.

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占空比

占空比(英语:Duty Ratio,Duty Cycle),是频射、微波电路、低频交流和直流电流等多个领域的一个概念,表示在一个周期内,工作时间与总时间的比值,有多个具体定义方式。.

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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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程序變數

程序變數(process variable)是指受控程序的狀態,像是鍋爐中的溫度即為一例,鍋爐目前的溫度是程序變數,而希望鍋爐達到的溫度即為目標值。 程序變數中的量測是控制程序重要的一環。程序變數是程序中的動態特性,會快速的變化。若要維持程序的精確性,就需要可以精確的量測程序變數。像在化學工程中,常見的程序變數有溫度、壓力、液面高度及流量。.

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目標值

標值(target)也稱為設定值(setpoint,簡稱SP)或參考值(reference),是模控學及控制理论中的名詞,是指系統想要達到的狀態,常用來描述系統標準的組態。變數相對其目標值的偏離量是以誤差為準的控制系統的基礎,會利用回授的方式使系統回到其穩態。例如一個鍋爐有其溫度設定值,也就是鍋爐控制系統希望鍋爐維持的溫度。.

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遲滯現象

遲滯現象(Hysteresis),或稱滯回現象、滯後現象,指一系統的狀態(主要多為物理系統),不僅與當下系統的輸入有關,更會因其過去輸入過程之路徑不同,而有不同的結果。換句話說,一系統經過某一輸入路徑之運作後,即使換回最初的狀態時同樣的輸入值,狀態也不能回到其初始。例如一塊黏土放在手上,捏壓之後不再施力,此時受力與先前放在手上可視為相同,但是卻已不是先前形態了,而不同捏壓的方法,也會得到不同的形態。 常見的物理遲滯如:磁滞现象、電遲滯現象、弹性迟滞、液固相變遲滯、接觸角遲滯現象等。 Category:熱力學 Category:材料科學 Category:物理化學.

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起停式控制

起停式控制(bang-bang control),也稱為砰砰控制、bang-bang控制、开关控制、繼電器式控制或磁滯控制,是會讓控制輸出在兩種狀態之間切換的回授控制器,起停式控制會使控制輸出在某個狀態停留一段時間,再跳到另一個狀態。起停式控制可以用有迟滞功能的元件實作。 起停式控制可以控制只接受二種狀態輸入的設備,例如一個只能控制全開或全關的電爐。常見的家用自動調溫器即為屬於起停式控制。起停式控制的輸出可以用離散形式的单位阶跃函数來表示。因為起停式控制控制信號的不連續,控制系統中若有包括起停式控制,即可視為是一個變結構系統,因此起停式控制器也屬於變結構控制器。 起停式控制的優點是結構簡單方便,但其缺點是控制動作的不連續,若設計不當,容易造成系統震盪(這也是稱為砰砰控制的原因)。.

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脈衝寬度調變

脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,缩写:PWM),简称脉宽调制,是將模拟信號轉換為脈波的一種技術,一般轉換後脈波的週期固定,但脈波的占空比會依模拟信號的大小而改變。 在模拟电路中,模拟信号的值可以连续进行变化,在时间和值的幅度上都几乎没有限制,基本上可以取任何实数值,输入与输出也呈线性变化。所以在模拟电路中,电压和电流可直接用来进行控制对象,例如家用电器设备中的音量开关控制、采用卤素灯泡灯具的亮度控制等等。 但模拟电路有诸多的问题:例如控制信号容易随时间漂移,难以调节;功耗大;易受噪声和环境干擾等等。 與模拟电路不同,数字电路是在预先确定的范围内取值,在任何时刻,其输出只可能为ON和OFF两种状态,所以电压或电流会通/断方式的重复脉冲序列加载到模拟负载。PWM技术是一种对模拟信号电平的数字编码方法,通过使用高分辨率计数器(调制频率)调制方波的占空比,从而实现对一个模拟信号的电平进行编码。其最大的优点是从处理器到被控对象之间的所有信号都是数字形式的,无需再进行数模转换过程;而且对噪声的抗干扰能力也大大增强(噪声只有在强到足以将逻辑值改变时,才可能对数字信号产生实质的影响),这也是PWM在通讯等信号传输行业得到大量应用的主要原因。 模拟信号能否使用PWM进行编码调制,仅依赖带宽,这即意味着只要有足够的带宽,任何模拟信号值均可以采用PWM技术进行调制编码,一般而言,负载需要的调制频率要高于10Hz,在实际应用中,频率约在1kHz到200kHz之间。 在信号接收端,需将信号解调还原为模拟信号,目前在很多微型控制器(MCU)内部都包含有PWM控制器模块。.

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自動調溫器

自動調溫器(英语、德语、法语: Thermostat),也可以稱為溫控器,這個裝置可以用來控制系統提供的溫度,使得系統溫度一直保持在使用者所想要溫度點附近(因為控制的溫度不可能精確地一直保持在固定的溫度點,但是可以在溫控器上設定恆溫範圍的大小數值)。使用者利用調整設定來控制溫控器,再經由溫控器來管控外部系統的熱能輸出輸入流量。也就是說,溫控器利用開(ON)或關(OFF)控制暖氣或冷氣系統,來達到維持溫度的目的。 可以用很多方法來設計溫控器,也可以使用各種不同的感溫元件來測量溫度。感溫元件的輸出信號可以控制外接的暖氣與冷氣設備。.

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離心式調速器

離心式調速器,又稱瓦特調速器或飛球調速器。英國工程師詹姆斯·瓦特於1788年為他的商業搭檔馬修·博爾頓的蒸汽機速度控制而設計。瓦特從沒有把此裝置申請發明,因為自從17世紀開始,離心式調速器已被用作监察風車和風車磨石之間的距離及壓力,所以一般大眾認為的瓦特發明了此裝置是錯誤的。 實物是一個錐擺結構連接至蒸汽機閥門,利用負反饋的原理控制蒸汽機的運行速度。這也是第一個自動控制系統。.

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PID控制器

PID控制器(比例-积分-微分控制器),由比例单元(P)、积分单元(I)和微分单元(D)组成。透过Kp,Ki和Kd三个参数的设定。PID控制器主要适用于基本上线性,且动态特性不随时间变化的系统。 PID控制器是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件。这个控制器把收集到的数据和一个参考值进行比较,然后把这个差别用于计算新的输入值,这个新的输入值的目的是可以让系统的数据达到或者保持在参考值。PID控制器可以根据历史数据和差别的出现率来调整输入值,使系统更加准确而稳定。 PID控制器的比例单元(P)、积分单元(I)和微分单元(D)分別對應目前誤差、過去累計誤差及未來誤差。若是不知道受控系統的特性,一般認為PID控制器是最適用的控制器。藉由調整PID控制器的三個參數,可以調整控制系統,設法滿足設計需求。控制器的響應可以用控制器對誤差的反應快慢、控制器過衝的程度及系統震盪的程度來表示。不過使用PID控制器不一定保證可達到系統的最佳控制,也不保證系統穩定性。 有些應用只需要PID控制器的部份單元,可以將不需要單元的參數設為零即可。因此PID控制器可以變成PI控制器、PD控制器、P控制器或I控制器。其中又以PI控制器比較常用,因為D控制器對回授雜訊十分敏感,而若沒有I控制器的話,系統不會回到參考值,會存在一個誤差量。.

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