基于拉氏變換的自動控制原理介紹

段宇

摘 要：本文通過分析生活中常見的大門開閉控制系統(tǒng)，建立數(shù)學模型進行求解，并最終實現(xiàn)控制的過程介紹自動控制的基本原理、思想與實現(xiàn)過程。

關鍵詞：自動控制；大門開閉控制系統(tǒng)；基本原理

1 問題的引出

隨著社會發(fā)展與科學進步，人類越來越多的借助機械完成各種勞動活動，在這樣的大背景下，如何更好地控制機械達到預想的目的，成為人們需要重點考慮的問題，而這便是控制科學。控制科學與理論伴隨著人類生產(chǎn)力的發(fā)展而不斷進步，進入21世紀，我們可以隨處可見控制理論的應用，無論是在工業(yè)，農(nóng)業(yè)，手工業(yè)，運輸業(yè)還是科技國防領域，都離不開控制系統(tǒng)，控制走進了人們的生產(chǎn)生活之中，了解基本的控制理論以及控制概念，對于從事各個行業(yè)的人們都是十分必要的。隨著人們生活水平的提高，自動控制技術已經(jīng)深入到每個家庭的日常生活中，平時人們所使用的家用電器均體現(xiàn)了自動控制原理的用處。近幾十年來計算機的發(fā)展使得控制技術有了較大的突破，自動控制所能完成的任務更為困難，所以無論是工程人員、科技工作者，還是在校學生，掌握一定的自動控制原理與基礎都是十分必要的。而在眾多控制系統(tǒng)中，大門自動開閉系統(tǒng)是十分常見而且基礎的控制系統(tǒng)，通過分析這類控制系統(tǒng)，可以很好地闡述控制的基本原理與實現(xiàn)途徑。

2 大門開閉系統(tǒng)分析

（1）基本工作原理。當將開門開關閉合時，在放大器輸入端得到了正的偏差電壓，經(jīng)過放大器放大之后，輸入給電動機使電動機正轉(zhuǎn)，從而拖動繩輪按照從左向右所視方向的逆時針轉(zhuǎn)動，將大門提起，直至偏差電壓為零時，電動機停止轉(zhuǎn)動，此時大門完全打開，關門過程與之類似，每一步結果與之相反。

（2）各元、部件功能。電橋產(chǎn)生正負偏差電壓，開關用于調(diào)節(jié)正負偏差電壓，放大器用于放大偏差電壓數(shù)值，電動機轉(zhuǎn)動帶動繩輪滾動，從而將大門提起或者放下。

從上式看見，當開關輸入一個指示后，經(jīng)一系列的傳遞函數(shù)變換，在大門處會產(chǎn)生高度變化的響應，從而實現(xiàn)大門的自動開閉。

7 應用推廣

從20世紀以來，特別是工業(yè)革命與世界大戰(zhàn)以后，自動控制原理與科學得到了迅速的發(fā)展，人類工業(yè)化水平的提高，不僅改善了工作條件，增加了產(chǎn)品質(zhì)量，而且極大地提高了生產(chǎn)力水平，同樣的勞動時間產(chǎn)出了數(shù)倍數(shù)量的產(chǎn)品。自動控制是隨著人們不斷處理與解決社會實踐和生產(chǎn)科學中遇到的問題而發(fā)展起來的。在生產(chǎn)中，人們運用自動控制技術提高生產(chǎn)力，降低生產(chǎn)成本；在生活中，人們運用自動控制技術讓生活變得更加便捷舒適；在科技中，人們運用控制技術解決人力無法解決的問題；在現(xiàn)代武器中，人們運用控制技術提高設計精度。所以，無論生產(chǎn)生活中的哪個領域，都離不開自動控制技術，推廣基本控制原理，是十分必要的事情。

參考文獻：

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