基于拉氏变换的自动控制原理介绍

段宇

摘 要：本文通过分析生活中常见的大门开闭控制系统，建立数学模型进行求解，并最终实现控制的过程介绍自动控制的基本原理、思想与实现过程。

关键词：自动控制；大门开闭控制系统；基本原理

1 问题的引出

随着社会发展与科学进步，人类越来越多的借助机械完成各种劳动活动，在这样的大背景下，如何更好地控制机械达到预想的目的，成为人们需要重点考虑的问题，而这便是控制科学。控制科学与理论伴随着人类生产力的发展而不断进步，进入21世纪，我们可以随处可见控制理论的应用，无论是在工业，农业，手工业，运输业还是科技国防领域，都离不开控制系统，控制走进了人们的生产生活之中，了解基本的控制理论以及控制概念，对于从事各个行业的人们都是十分必要的。随着人们生活水平的提高，自动控制技术已经深入到每个家庭的日常生活中，平时人们所使用的家用电器均体现了自动控制原理的用处。近几十年来计算机的发展使得控制技术有了较大的突破，自动控制所能完成的任务更为困难，所以无论是工程人员、科技工作者，还是在校学生，掌握一定的自动控制原理与基础都是十分必要的。而在众多控制系统中，大门自动开闭系统是十分常见而且基础的控制系统，通过分析这类控制系统，可以很好地闡述控制的基本原理与实现途径。

2 大门开闭系统分析

（1）基本工作原理。当将开门开关闭合时，在放大器输入端得到了正的偏差电压，经过放大器放大之后，输入给电动机使电动机正转，从而拖动绳轮按照从左向右所视方向的逆时针转动，将大门提起，直至偏差电压为零时，电动机停止转动，此时大门完全打开，关门过程与之类似，每一步结果与之相反。

（2）各元、部件功能。电桥产生正负偏差电压，开关用于调节正负偏差电压，放大器用于放大偏差电压数值，电动机转动带动绳轮滚动，从而将大门提起或者放下。

从上式看见，当开关输入一个指示后，经一系列的传递函数变换，在大门处会产生高度变化的响应，从而实现大门的自动开闭。

7 应用推广

从20世纪以来，特别是工业革命与世界大战以后，自动控制原理与科学得到了迅速的发展，人类工业化水平的提高，不仅改善了工作条件，增加了产品质量，而且极大地提高了生产力水平，同样的劳动时间产出了数倍数量的产品。自动控制是随着人们不断处理与解决社会实践和生产科学中遇到的问题而发展起来的。在生产中，人们运用自动控制技术提高生产力，降低生产成本；在生活中，人们运用自动控制技术让生活变得更加便捷舒适；在科技中，人们运用控制技术解决人力无法解决的问题；在现代武器中，人们运用控制技术提高设计精度。所以，无论生产生活中的哪个领域，都离不开自动控制技术，推广基本控制原理，是十分必要的事情。

参考文献：

[1] 周雪琴，缑林峰.控制工程导论（第三版）[M].

[2] 黄会芸.拉普拉斯变换的应用[M].