《自动控制原理 第2版 教学课件 ppt 作者 李晓秀 第1章 绪论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动控制原理 第2版 教学课件 ppt 作者 李晓秀 第1章 绪论（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,自动控制原理 李晓秀 机械工业出版社 2011年7月,2,第1章 绪论,1.1 自动控制理论及其发展简述 1.2 自动控制的基本概念 1.3 自动控制系统的分类 1.4 对自动控制系统性能的基本要求,3,1.1 自动控制理论及其发展简述,自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学，涉及受控对象、环境特征、控制目标和控制手段以及它们之间的相互作用，主要研究自动控制系统中变量的运动规律和改变这种运动规律的可能性和途径，为建造高性能的自动控制系统提供必要的理论手段。 1765年瓦特在他发明的蒸汽机上设计的离心调速器，被公认是首例最成功应用反馈调节器的自动控制装置。英国的麦克斯韦对它的稳定性进行
2、分析，于1868年发表的论文被公认为是自动控制理论的开端。,4,自动控制理论,20世纪20年代到40年代古典控制理论，形成了以时域法，频率法和根轨迹法为主要内容的一门独立学科。它以传递函数为基础，研究单输入-单输出一类定常控制系统的分析与设计问题。,20世纪60年代起现代控制理论，它是以状态空间法为基础，研究多输入-多输出、时变参数、高精度复杂系统的控制问题，并形成了如最优控制、最佳滤波、系统辨识、自适应控制等学科分支。,古典控制理论自动控制原理 现代控制理论,5,1.2.1 自动控制的基本原理,1.2 自动控制的基本概念,自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用控制装置（控制器）操纵受控对
3、象，使受控对象的被控制量自动地按预定的规律运行。 受控对象：控制系统要进行控制的受控客体 如冰箱、空调、洗衣机、电梯、飞机、汽车等各种机器或某一生产过程。 被控制量：控制对象要实现的某一物理量 如冰箱的温度、电机的转速、飞机姿态角、船的航迹 、电网的电压 、生产过程中的压力、流量 、温度 、湿度等。,6,温度人工控制系统：,受控对象 热处理炉 被控制量 温度,7,温度自动控制系统 ：,8,若实际温度小于给定温度， ，它放大后控制电动机开大阀门，调高炉温； 若实际温度大于给定温度， ，使电动机反转关小阀门，调低炉温。 只要实际温度和设定温度不等，系统就会进行自动调节，直到实际温度与给定温度相等，
4、即， ，电动机停转为止，实现了温度的自动控制。,温度自动控制系统控制原理：,9,温度自动控制系统由比较器产生的误差信号对系统产生控制作用，在炉温达到设定值时，误差信号，控制作用消失，否则误差信号，电动机转动，控制调节阀门朝减小的方向转动，实现了温度的自动控制。,温度自动控制系统框图：,10,1.2.2 自动控制系统的组成,典型自动控制系统框图 ：,基本组成部分测量反馈装置、比较装置、校正装置 、 执行机构 、被控对象。,参与控制的信号 输入信号、输出信号 （被控量）、 反馈信号、偏差信号 、扰动信号 。,信号传递通道 前向通道 、反馈通道 、主回路 。,11,开环控制、闭环控制 、复合控制,1
5、.3 自动控制系统的分类,1.3.1 按控制系统的结构分类,开环控制系统 ：,系统的输出端和输入端之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用不产生影响，称为开环控制系统。,开环控制的特点：系统的结构和控制过程都很简单；系统抗扰能力差。,12,闭环控制系统：,闭环控制系统又称反馈控制系统 系统中不但存在从输入端到输出端的信号，还有从输出到输入的反馈信号,13,闭环控制系统的特点是：,1） 闭环控制的实质就是负反馈控制。负反馈控制具有自动修正被控制量偏离给定值（或期望值）的能力，较好地实现了自动控制的功能。 2）闭环控制有较强的抗干扰能力。引入负反馈后，作用在被反馈包围的前向通道各环节上的扰动引起
6、的被控制量偏离，都会通过负反馈形成偏差，从而产生相应的控制去减小或消除这些偏差。故闭环系统可以抑制扰动的影响，提高系统的控制精度。 3）闭环控制的结构和特性相对复杂，如果参数配合不当，系统容易产生振动甚至不稳定。,复合控制：将闭环控制与开环控制（补偿控制）相结合的 控制，称为复合控制。,14,1.3.2 按系统输入信号的变化规律分类, 恒值系统、随动系统、程序控制系统,恒值系统输入信号一经整定好就保持恒值,随动系统输入信号随时间任意变化的函数,程序控制系统输入信号按照预先知道的时间函数变化,随动系统导弹发射架方位控制系统,15,1.3.3 按系统传输信号的特性分类,线性系统、非线性系统,1.3.4 按系统传输信号的时间性质分类,连续系统、离散系统,16,1.4 对自动控制系统的基本要求,稳定性 稳定性是系统能够正常工作的首要条件，指系统受到短暂的扰动后重新恢复平衡工作的能力 。,17,暂态性能 指输入作用改变后系统重新达到平衡状态前的特性 ，暂态性能包括响应的平稳性（相对稳定性）和快速性。,稳态性能 系统的稳态输出与给定输入所要求的期望输出之间的误差称为稳态误差。控制系统的稳态性能是由稳态误差来表征的，它反映了系统的稳态精度。,
