河科大机械制造业英语翻译.docx

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河科大机械制造业英语翻译

Unit16Open-loopandClosed-loopControl

Open-loopControlSystems（NonfeedbackSystems）开环控制系统（无反馈系统）

Thewordautomaticimpliesthatthereisacertainamountofsophisticationinthecontrolsystem.Byautomatic,itgenerallymeansthatthesystemisusuallycapableofadaptingtoavarietyofoperatingconditionsandisabletorespondtoaclassofinputssatisfactorily.自动化一词意味着在控制系统中有一定数量采用先进的技术，它通常意味着系统有普遍适应的能力，对于操作环境的变化能够响应一类令人满意的输入However,notanytypeofcontrolsystemhastheautomaticfeature.Usually,theautomaticfeatureisachievedbyfeedingtheoutputvariablebackandcomparingitwiththecommandsignal.Whenasystemdoesnothavethefeedbackstructure,itiscalledanopen-loopsystem，whichisthesimplestandmosteconomicaltypeofcontrolsystem.然而，不是任何一个控制系统都具有自动化特征。

通常，控制特征是通过反馈输出变量和比较控制信号获得的。

当一个系统没有反馈结构，这称为开环系统，开环系统是最简单而且最经济的控制系统类型。

Unfortunately,open-loopcontrolsystemslackaccuracyandversatilityandcanbeusedinnonebutthesimplesttypesofapplications.不幸的是，除了最简单的应用类型，开环控制系统，由于缺乏精确度和多功能不被应用。

Consider,forexample,controlofthefurnaceforhomeheating.Letusassumethatthefurnaceisequippedonlywithatimingdevice,whichcontrolstheonandoffperiodsofthefurnace.Toregulatethetemperaturetotheproperlevel,thehumanoperatormustestimatetheamountoftimerequiredforthefurnacetostayonandthensetthetimeraccordingly.Whenthepresettimeisup,thefurnaceisturnedoff.考虑一下，例如，用于家庭取暖的火炉的控制。

假设火炉仅配有时间装置，控制火炉周期内的开启和关闭。

操作者必须估计火炉达到理想温度所需要的时间，然而设置计时器，当达到预先设计的时间时火炉关闭，However,itisquitelikelythatthehousetemperatureiseitheraboveorbelowthedesiredvalue，owingtoinaccuracyintheestimate.Withoutfurtherdeliberation,itisquiteapparentthatthistypeofcontrolisinaccurateandunreliable.房间的温度也可能高于或者低于期望值，原因就是估计不精确不从长远考虑，很明显这样控制的类型是不精确不可靠的。

Onereasonfortheinaccuracyliesinthefactthatonemaynotknowtheexactcharacteristicsofthefurnace.Theotherfactoristhatonehasnocontrolovertheoutdoortemperature,whichhasadefinitebearingontheindoortemperatureThisalsopointstoanimportantdisadvantageoftheperformanceofanopen-loopcontrolsystem，inthatthesystemisnotcapableofadaptingtovariationsinenvironmentalconditionsortoexternaldisturbances.一个列出事实关于精确性的原因可能是不知道火炉准确的特征，另一个原因是不能控制外界的温度确切的对室内温度的影响，这也指出了开环系统特征的重要缺点，因此不能适应环境条件或者外部干扰的变量。

Inthecaseofthefurnacecontrol,perhapsanexperiencedpersoncanprovidecontrolforacertaindesiredtemperatureinthehouse。

butifthedoorsorwindowsareopenedorclosedintermittentlyduringtheoperatingperiod,thefinaltemperatureinsidethehousewillnotbeaccuratelyregulatedbytheopen-loopcontrol.关于火炉控制，一个经验丰富的人可能能够控制室内的温度，但是如果门窗都开着或者在火炉运行期间间歇地关闭，屋内最终的温度通过开环控制系统就不会被调整得很精确了。

Anelectricwashingmachineisanothertypicalexampleofanopen-loopsystem,becausetheamountofwashtimeisentirelydeterminedbythejudgmentandestimationofthehumanoperator.Atrueautomaticelectricwashingmachineshouldhavethemeansofcheckingthecleanlinessoftheclothescontinuouslyandturnitselfoffwhenthedesireddegreeofcleanlinessisreached.洗衣机也是开环系统中一个典型的例子，因此洗衣的时间是通过操纵者来判断和估计的，一台真正的自动洗衣机应该具有连续检查衣服的清洁度的方法。

当衣服达到一定的清洁度时自动关闭Althoughopen-loopcontrolsystemsareoflimiteduse,theyformthebasicelementsoftheclosed-loopcontrolsystems.Ingeneral9theelementsofanopen-loopcontrolsystemarerepresentedbytheblockdiagramofFig.16.1.Aninputsignalorcommandrisappliedtothecontroller,whoseoutputactsastheactuatingsignale。

theactuatingsignalthenactuatesthecontrolledprocessandhopefullywilldrivethecontrolledvariablectothedesiredvalue.尽管开环控制系统使用受限，它是形成闭环控制系统的基本元件，通常一个开环系统的元件如图16所示，一个输入信号或者命令r应用到控制器上，它的输出作为激励信号e，然后激励信号激励控制过程希望通过驱动控制变量C得到预期值。

Whatismissingintheopen-loopcontrolsystemformoreaccurateandmoreadaptablecontrolisalinkorfeedbackfromtheoutputtotheinputofthesystem.在开环控制系统中为了获得更高的精确性和更高的适应性，所缺少的是一个环节或者从系统的输出到输入的反馈Inordertoobtainmoreaccuratecontrol，thecontrolledsignalc（t）mustbefedbackandcomparedwiththereferenceinput,andanactuatingsignalproportionaltothedifferenceoftheoutputandtheinputmustbesentthroughthesystemtocorrecttheerror①.为了获得更精确的控制，必须将被控制信号C（t）反馈回去与参考输入量相比较，且须将与输出和输入之差成比例的促动信号送给系统以矫正偏差Asystemwithoneormorefeedbackpathslikethatjustdescribediscalledaclosed-loopsystem.Humanbeingsareprobablythemostcomplexandsophisticatedfeedbackcontrolsysteminexistence.如刚才所说的一样，含有一个或者多个反馈路线的系统称为闭环系统，人类可能现有最复杂最精密的反馈系统Ahumanbeingmaybeconsideredtobeacontrolsystemwithmanyinputsandoutputs,capableofcarryingouthighlycomplexoperations.Toillustratethehumanbeingasafeedbackcontrolsystem,letusconsiderthattheobjectiveistoreachforanobjectonadesk.Asoneisreachingfortheobject,thebrainsendsoutasignaltothearmtoperformthetask.Theeyesserveasasensingdevicewhichfeedsbackcontinuouslythepositionofthehand.Thedistancebetweenthehandandtheobjectistheerror,whichiseventuallybroughttozeroasthehandreachestheobject.Thisisatypicalexampleofclosed-loopcontrol.人类可以被认为含有很多输入输出的控制系统，具有执行相当复杂的操作能力，让我们考虑一下，目标是够到桌子上的一个物体，当人正接近物体时，大脑发出信号手臂执行任务，眼睛作为窗安装置不停地反馈物体位置，手和物体之间的距离是误差，误差最终变为0时，手刚好够到物体，这就是一个典型闭环反馈的例子However,ifoneistoldtoreachfortheobjectandthenisblindfolded,onecanonlyreachtowardtheobjectbyestimatingitsexactposition.Itisquitepossiblethattheobjectmaybemissedbyawidemargin.Withtheeyesblindfolded,thefeedbackpathisbroken,andthehumanisoperatingasanopen-loopsystem.Theexampleofthereachingofanobjectbyahumanbeingisdescribedbytheblockdiagramshownin.然而，如果一个人蒙着眼睛去够物体，他仅仅是通过估计去接近物体的真实位置，在很大程度上他可能丢失目标，由于眼睛被蒙上，反馈路线被破坏，人的操作就变成了开环系统，人够物体的例子可以描述成图16.2

Asanotherillustrativeexampleofaclosed-loopcontrolsystem,Fig.16.3showstheblockdiagramoftheruddercontrolsystemofaship.Inthiscasetheobjectiveofcontrolisthepositionoftherudder,andthereferenceinputisappliedthroughthesteeringwheel.Theerrorbetweentherelativepositionsofthesteeringwheelandtherudderisthesignal,whichactuatesthecontrollerandthemotor.Whentherudderisfinallyalignedwiththedesiredreferencedirection,theoutputoftheerrorsensoriszero.另一个闭环系统的例子，图16.3所示的船舵控制系统，在这个例子中控制的目标是船舵的位置，参考输入是舵轮，舵轮的相对位置和船舵之间的误差是一个信号。

信号激励控制器和发动机，当船舵最终调整到期望的参考位置时，传感器的输出误差为0

Thebasicelementsandtheblockdiagramofaclosed-loopcontrolsystemareshowninFig.16.4.

Unit17FeedbackandItsEffects

Theconceptoffeedbackplaysanimportantroleincontrolsystem.s.Feedbackisamajorrequirementofaclosed-loopcontrolsystem.Withoutfeedback,acontrolsystemwouldnotbeabletoachievetheaccuracyandreliabilitythatarerequiredinmostpracticalapplications.在控制系统中，反馈充当着一个重要的角色。

闭环控制系统中一定存在反馈，如果没有反馈，一个控制系统就不能够获得在实际应用中所要求的精度和可靠性Inreality,thereasonsforusingfeedbackcarryfarmoremeaningthanthesimpleoneofcomparingtheinputwiththeoutputinordertoreducetheerror.Thereductionofsystemerrorismerelyoneofthemanyeffectsthatfeedbackmaybringuponasystem.事实上，运用反馈有着很重要的意义，而不仅仅是为了减小误差比较输入与输出。

系统误差的减小仅仅是引入反馈带来的影响之一Weshallnowshowthatfeedbackalsohaseffectsonsuchsystemperformancecharacteristicsasstability,bandwidth*overallgain,impedance,andsensitivity.我们现在可以认识到反馈对于系统的性能特性也有很大的影响，例如稳定性、带宽、总增益、阻抗和灵敏度。

Tounderstandtheeffectsoffeedbackonacontrolsystem,itisessentialthatweexaminethisphenomenonwithabroadmind.Whenfeedbackisdeliberatelyintroducedforthepurposeofcontrol,itsexistenceiseasilyidentified.为了了解反馈对于控制系统的影响，很明显我们需要以一个开阔的思维去思考它。

当为了控制而故意地引入反馈，那么反馈的存在很明显However,therearenumeroussituationswherein,aphysicalsystemthatwenormallyrecognizeasaninherentlynonfeedbacksystemmayturnouttohavefeedbackwhenitisobservedinacertainmanner.但是，在物理系统中有很多的状况，一些我们认为没有反馈的系统，当我们换一种角度研究时，它是有反馈的。

Ingeneralwecanstatethatwheneveraclosedsequenceofcause-and-effectrelationexistsamongthevariablesofasystem,feedbackissaidtoexist®.Thisviewpointwillinevitablyadmitfeedbackinalargenumberofsystemsthatordinarilywouldbeidentifiedasnonfeedbacksystems.通常，我们可以指出，只要系统的变量之间存在闭合序列的因果关系，就认为存在反馈。

在很多被认为无反馈系统中，这个观点不可避免地承认了反馈。

Weshallnowinvestigatetheeffectsoffeedbackonthevariousaspectsofsystemperformance.Withoutthenecessarybackgroundandmathematicalfoundationoflinearsystemtheory,atthispointwecanonlyrelyonsimplestaticsystemnotationforourdiscussion.我们将研究反馈对于系统性能的各个方面的影响。

没有必要的背景和线性系统理论的教案基础，对于我们的讨论我们只能依靠简单的静止系统注释LetusconsiderthesimplefeedbacksystemconfigurationshowninFig.17.1,whereristheinputsignal,ctheoutputsignal,etheerror,and6thefeedbacksignal.TheparametersGandHmaybeconsideredasconstantgains.Bysimplealgebraicmanipulationsitissimpletoshowthattheinput-outputrelationofthesystemisUsingthisbasicrelationshipofthefeedbacksystemstructure,wecanuncoversomeofthesignificanteffectsoffeedback.让我们考虑一下图16.1简单的反馈系统外形，r代表输入信号，c代表输出信号，e是误差，b是反馈信号。

参数G和H被认为是常量增益，通过简单的代数运算，我们可以知道系统输入与输出之间的关系是M=C/R，利用反馈系统结构的基本关系我们能够发现反馈的一些影响因素。

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Sensitivityconsiderationsoftenplayimportantroleinthedesign,ofcontrolsystems.sinceallphysicalelementhavepropertiesthatchangewithenvironmentandage,wecannotalwaysconsidertheparametersofacontrolsystemtobecompletelystationaryovertheentireoperatinglifeofthesystem.Forinstance，thewindingresistanceofanelectricmotorchangesasthetemperatureofthemotorrisesduringoperation.Ingeneral,agoodcontrolsys-{€mshouldbeveryinsensitivetotheseparametervariationswhilestillabletofollowthecommandresponsively灵敏度因素在控制系统设置中起着重要的作用。

由于所有的物理元素都有着随着环境与时间的改变而