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1、1,第一章 引 言,“掌握住不使任意活动或越出范围”,用装置使被控对象自动地按照给定 的规律运行，使被控对象的一个或几个物理量在一定的范围内自动地按照给定的规律变化。,自动控制理论研究自动控制系统的运动规律及其设计问题。,控制的定义？自动控制如何实现？自动控制理论研究些什麽？,自动控制,控制,自动控制理论,2,水位自动控制系统,1-1 开环控制和闭环控制,工作原理,目的:水位不变,扰动:出水变化、进水压力变化等,人工调节过程: 检测水位 与希望高度比较 确定阀门开度与方向 执行,执行:控制阀门(调节进水量),自动控制:,3,左下图所示系统能达到水位自动调节的目的吗? 因为 ,系统的概念 为达到
2、某一目的，由相互制约的各个部分按一定的规律组成的、具有一定功能的整体。,可见，同样的器件组织起来的系 统不一定可以实现同样的功能，即使 可实现同样的功能也可能存在性能的 差异。 因此，摆在我们面前的任务是： 怎样分析系统是否能符合设计要求？ 怎样才能设计符合要求的系统？,4,抽象：系统功能框图描述,控制过程：假设Hc 浮子（测量出Hc，和整定的位置Hg作 比较）阀门Q1Hc,闭环控制（反馈控制） 系统的输出被检测出来并馈送到输入端和给定信号比较，影响 控制作用。由功能框图可见，系统信号流动形成一个闭环。, 开环控制 系统只有正向控制作用， 信号流动不形成闭环。,5,进一步讨论：,右图系统的自动
3、控制过程： 假设Q2 (Hc)下阀杆上阀杆 Q1Hc 。,开环控制?闭环控制？,(Hc),结论:没有闭环,是开环控制。,分析：系统的控制目的?,Q2是不是希望的输出?,(不能),Q2 能不能反映水位? 如：进水压力增大、额外进水、进水堵塞、漏水等,(No),带有补偿控制作用（因为Q2增加必然使水位降低， 根据其变化的大小相应调整入水量，可以也只能调节 由于Q2变化所引起的水位变化）,6,无差系统 有差系统,本系统中, 只要浮子不在给定位置上,电机就要工作,就是说,系统最终不会存在误差 ;,前面介绍的自动控制系统中,如果用水量增加(减少),必须开大(关小)阀门, 则浮子一定要偏离给定位置,就是说
4、,系统存在有误差;,更复杂的系统：,能不能做到使系统稳定后不存在误差？,原理.,更复杂的系统,7,带速度反馈的晶闸管直流调速系统。 工作原理、开环、闭环、扰动调节过程,接成闭环的运算放大器。,闭环的优点： 1、自动调节、控制精度高 2、对器件精度要求较低,闭环的问题： 稳定性问题,8,1-2 自动控制系统的类型,恒值/随动/程序,按输入信号数量分：经典、现代,单输入/多输入等,按系统信号形式分：时间连续、时间离散 （离散事件）,连续/离散,按数学分析方法分：线性、非线性系统理论,线性/非线性,按输入信号类型分：位置、速度、程序,1-3 自动控制理论概要,经典理论与现代理论,系统分析与系统设计,本书内容：书目,经典控制理论与现代控制理论的应用,9,闭环控制、反馈控制（正、负）、偏差（误差）控制,系统框图、术语,1-4 自动控制系统中的术语和定义,扰动： 产生不希望的输出的信号,参考输入、给定,被控量、输出,主反馈：从输出端反馈至输入端的信号,
