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1、1,第2章 自动化的核心 自动控制,2,本章内容,自动控制的基本形式 开环控制，闭环控制，补偿控制 最基本和最常用的控制方法PID控制 比例、积分、微分控制 最热门的控制方法智能控制 专家控制、模糊控制、神经网络控制 自动控制的发展概况 技术、理论,3,什么是自动控制 ？,自动控制与自动化的关系和区别： 自动控制是自动化的重要组成部分；自动化强调的是代替人完成任务，而自动控制强调的则是控制，通过控制使某些变量（如温度、速度、压力、位置、运动轨迹等）按要求变化。,自动控制就是无须人的直接参与，通过控制装置去自动操纵机器、设备等，使其按照预定的规律运行，完成要求的任务。,4,2.1 自动控制的基本
2、形式,5,例：电加热炉的炉温控制,外部扰动：电源电压波动，环境温度变化等 内部扰动：元器件老化、参数改变，工件体积和质量变化等,给定 电位器,给定 电压,加热炉,+,-,交流电源,工件,2.1.1 最简单的控制开环控制,6,特点：没有反馈，结构简单，但抗扰性差，控制精度低,原理图：,方块图：,功率 放大器,加热炉,控制输入,（给定电压）,（电功率）,输出量,（炉温）,控制装置,受控对象,扰动量,扰动量,给定 电位器,给定 电压,加热炉,+,-,交流电源,工件,7,2.1.2 自动控制的精髓反馈控制,例：电加热炉的炉温反馈控制（人作为控制器）,给定 电位器,给定 电压,加热炉,+,-,交流 电源
3、,工件,温度 检测,根据炉温的高低调节给定电压，从而调节温度,8,给定 电位器,控制量,加热炉,控制器,误差 e,温度变送器,变换电压 uf,电热丝,温度 传感器,功 率 放 大 器,温度信号,+,-,交流电源,给定电压ur,u,输出量 y （炉温）,+,-,工件,注：反馈控制又称为“闭环控制”,电加热炉的炉温反馈控制（自动控制）,9,方块图：,原理图：,给定 电位器,控制量,加热炉,控制器,误差 e,温度变送器,变换电压 uf,电热丝,温度 传感器,功 率 放 大 器,温度信号,+,-,交流电源,给定电压 ur,u,输出量 y （炉温）,+,-,工件,10,反馈控制的特点： 有反馈信息（信号
4、传递形成闭合回路），抗扰性好，控制精度高,反馈形式： 负反馈（广泛应用），正反馈（很少用）,11,反馈系统的相关术语：,受控对象,反馈信号,温度：被控量,给定信号,比较环节,-,12,反馈控制系统的基本结构：,13,反馈控制系统举例：水箱的水位控制,+,-,水位 y,出水,阀门,误差,进水,水箱,放大器,M,电机,给定电位计,方块图？,14,反馈控制举例：全自动燃气热水器,手动调节,全自动反馈调节： 自动根据水温调节火力,15,反馈控制举例：电冰箱的温度控制,16,反馈控制举例：楼房恒压供水,17,其他反馈控制的例子：,人走路、骑车、驾车等 数控机床自动加工零件 交通信号反馈控制 雷达火炮系统
5、自动跟踪飞机 人的体温、呼吸、心跳等 教学过程、人才培养过程 人口控制 、经济控制 ,还有哪些你知道的反馈控制系统例？,18,2.1.3 即时纠偏补偿控制,例：电加热炉对电源电压波动的补偿控制,电源电压输出电压，但补偿调节器使控制电压 输出电压基本不变温度基本不变,补偿控制的特点：提供一个控制作用来尽量抵消扰 动对系统的影响，抑制扰动比反馈控制更及时。,19,补偿控制属于开环控制，补偿效果取决于设计是否准确，而且仅对特定可测扰动有效，一般扰动要靠反馈控制来抑制。,20,复合控制系统例：水箱的水位反馈控制 + 针对出水流量变化的补偿控制,比单纯的反馈调节更快、更及时！,21,补偿控制可更快地及时抑制可测扰动对输出的影响（对其他扰动没有抑制作用）； 反馈控制可抑制一般扰动对输出的影响； 两者的结合可改善抗扰性，提高控制精度； 缺点是结构较复杂。,复合控制的一般结构及特点,
