《自动控制原理及其应用(第2版)黄坚第1章参考》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动控制原理及其应用(第2版)黄坚第1章参考（77页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 自动控制原理及其应用自动控制原理及其应用主讲人：主讲人： 李中琴李中琴 Tel: 13782568766 QQ：20709220 Email: 新乡学院机电工程学院新乡学院机电工程学院成绩评定n平时成绩: 作业作业+ +考勤考勤 30% 30%n期末考试：70%70%课程性质：专业基础课（必修）2021/3/102讲解：XX准备知识n高等数学 微积分知识、微分方程n电路分析n 基本的电子学和力学知识2021/3/103讲解：XX参考书目n信号与系统 郑君里 高等教育出版社n自动控制原理及其应用 黄坚 高等教育出版社n自动控制原理，胡寿松主编，国防工业出版社，2008 n自动控制原理，李友善主
2、编，国防工业出版社 1989年nmatlab2021/3/104讲解：XX概述系统的数学模型控制系统的时域分析法根轨迹法频率特性法授课内容2021/3/105讲解：XX课程特点及要求要求：学习用经典控制论分析系统的动态和稳态性能方法特点：理论分析数学运算较多，要有耐心；在进行数学分析的同时不要忽略工程意义。知识点前后联系较多、系统性强，不要缺课。2021/3/106讲解：XX第一章 概述1.2自动控制系统的分类明确系统常用的分类方式，掌握各类别的含义和信息特征 1.1自动控制与自动控制系统明确什么叫自动控制，正确理解被控对象、控制装置和自控系统等概念。1.4自动控制理论发展简述了解自动控制理论
3、发展的三个主要阶段。1.3对控制系统性能的要求明确对自控系统的基本要求，正确理解三大性能指标的含义。第一章 概述了解自动控制理论发展自动控制技术发展简述1.5的历程1.1自动控制与自动控制系统一、自动控制的基本概念二、控制系统的基本组成部分第一章 概述三、控制系统的基本控制方式第一章 概述请举出我们在日常生活中见到提问：的自动控制系统的实例。2021/3/109讲解：XX1.1 1.1 自动控制与自动控制系统自动控制与自动控制系统一、自动控制的基本概念自动控制： 自动控制系统控制装置受控对象 在无人直接参与下，利用控制装置操纵受控对象，使受控对象的被控量按给定信号变化。 控制器给定值检测元件受
4、控对象被控量控制器给定值检测元件受控对象被控量自动控制示意图自动控制原理的主要任务：分析和设计自动控制系统的性能。1.1 1.1 自动控制与自动控制系统自动控制与自动控制系统2021/3/1011讲解：XX例水温人工控制系统缺点：难以实现稳定的高质量的控制1.1 1.1 自动控制与自动控制系统自动控制与自动控制系统人在控制过程中起三个作用： （1）观测：用眼睛去观测温度计指示值； （2）比较与决策：人脑把观测得到的数据与要求的数据相比较，并进行判断，根据给定的控制规律给出控制量； （3）执行：根据控制量用手具体调节，如调节阀门开度、改变触点位置。2021/3/1012讲解：XX例水温自动控制系
5、统系统中增加了：控制器电机加入给定信号工作原理：检测实际温度产生控制信号通过电机调节阀门的开度从而调节蒸汽流入，控制水的温度.实现没有人直接参入的自动水温控制.1.1 1.1 自动控制与自动控制系统自动控制与自动控制系统2021/3/1013讲解：XX为了方便地分析系统性能，一般用框图来表示系统的结构，如图所示:1.1 1.1 自动控制与自动控制系统自动控制与自动控制系统输出值偏差反馈量给定值_控制器执行机构放大元件被控对象检测变送装置二、自动控制系统的基本组成比较器将反馈量与给定值进行比较，以求偏差。1.基本组成部分差动放大器、电桥、机械的差动装置1.1 1.1 自动控制与自动控制系统自动控
6、制与自动控制系统输出值偏差反馈量给定值_控制器执行机构放大元件被控对象检测变送装置二、自动控制系统的基本组成控制器是控制装置的核心，主要完成数据的计算与分析。微处理器是控制系统的大脑1.1 1.1 自动控制与自动控制系统自动控制与自动控制系统输出值偏差反馈量给定值_控制器执行机构放大元件被控对象检测变送装置二、自动控制系统的基本组成放大器达到控制器与执行机构的功率匹配。执行机构 直接推动被控对象的控制量发生变化。电机、调节阀是控制系统的双手1.1 1.1 自动控制与自动控制系统自动控制与自动控制系统输出值偏差反馈量给定值_控制器执行机构放大元件被控对象检测变送装置二、自动控制系统的基本组成被控
7、对象是控制系统所控制和操纵的对象。设备或生产工艺流程1.1 1.1 自动控制与自动控制系统自动控制与自动控制系统输出值偏差反馈量给定值_控制器执行机构放大元件被控对象检测变送装置二、自动控制系统的基本组成检测变送装置 检测被控对象的控制量，并且一般将其转换为电信号并传送出去。是控制系统的感觉器官各种传感器1.1 1.1 自动控制与自动控制系统自动控制与自动控制系统输出值偏差反馈量给定值_控制器执行机构放大元件被控对象检测变送装置二、自动控制系统的基本组成系统一些相互作用以完成某个目标的元素或组成部分的集合。2.常见名词术语例水温自动控制系统1.1 1.1 自动控制与自动控制系统自动控制与自动控
8、制系统2021/3/1020讲解：XX1.1 1.1 自动控制与自动控制系统自动控制与自动控制系统输出值偏差反馈量给定值_控制器执行机构放大元件被控对象检测变送装置二、自动控制系统的基本组成控制为了达到某一合适的目的，对能实现此目的的对象所施加的必要的操作。1.1 1.1 自动控制与自动控制系统自动控制与自动控制系统输出值偏差反馈量给定值_控制器执行机构放大元件被控对象检测变送装置二、自动控制系统的基本组成给定量r(t)，是指人为指定的输入量又称为系统并且要求系统输出量参照变化的外部信号指令。例水温自动控制系统1.1 1.1 自动控制与自动控制系统自动控制与自动控制系统人为指定的锅炉温度即为给
9、定值2021/3/1023讲解：XX1.1 1.1 自动控制与自动控制系统自动控制与自动控制系统输出值偏差反馈量给定值_控制器执行机构放大元件被控对象检测变送装置二、自动控制系统的基本组成受控量c(t)是指要求按预定规律变化的物理量，位于系统的输出端，又称之为被控量或输出量。例水温自动控制系统1.1 1.1 自动控制与自动控制系统自动控制与自动控制系统锅炉的实际温度即为输出值2021/3/1025讲解：XX1.1 1.1 自动控制与自动控制系统自动控制与自动控制系统输出值偏差反馈量给定值_控制器执行机构放大元件被控对象检测变送装置二、自动控制系统的基本组成反馈是系统的某一输出量从输出端经变换、
10、处理到达系统输入端的过程。返回的全部或部分输出信号。反馈量反馈量等于输出值的反馈。单位反馈1.1 1.1 自动控制与自动控制系统自动控制与自动控制系统输出值偏差反馈量给定值_控制器执行机构放大元件被控对象检测变送装置二、自动控制系统的基本组成偏差给定量与反馈量之差。误差系统输出的实际值与期望值之差。单位反馈时误差等于偏差从输入端定义的误差（便于理论分析）从输出端定义的误差（便于工程应用）例水温自动控制系统1.1 1.1 自动控制与自动控制系统自动控制与自动控制系统锅炉的实际温度与要求温度的差即为误差。控制系统的实际温度通过检测变送装置变为电压信号与设定的电压的差即为偏差。2021/3/1028
11、讲解：XX1.1 1.1 自动控制与自动控制系统自动控制与自动控制系统输出值偏差反馈量给定值_控制器执行机构放大元件被控对象检测变送装置二、自动控制系统的基本组成干扰信号 影响系统输出的不利因素。干扰内部干扰信号外部干扰信号例水温自动控制系统1.1 1.1 自动控制与自动控制系统自动控制与自动控制系统内部干扰信号：电网的波动电机的异常外部干扰信号：温度的波动2021/3/1030讲解：XX三、自动控制系统的基本控制方式1开环控制有顺向作用而无反向联系.自动控制系统一般有两种基本控制方式.开环控制控制装置与受控对象之间只1.1 1.1 自动控制与自动控制系统自动控制与自动控制系统例转台速度开环控
12、制系统转台 电机电源和放大装置速度设置系统组成：1.1 1.1 自动控制与自动控制系统自动控制与自动控制系统例转台速度开环控制系统这种转台在CD机、计算机磁盘驱动器等现代装置中广泛应用.由图可见：被控制量速度没有反馈到输入端与给定信号比较,为开环控制系统。1.1 1.1 自动控制与自动控制系统自动控制与自动控制系统预期速度实际转速直流电动机转台放大器系统结构和控制过程均很简单，但抗扰能力差，控制精度不高，故一般只能用于对控制性能要求较低的场合。转台速度开环控制系统结构图:开环控制的特点：2闭环控制有顺向作用，而且还有反向联系.闭环控制:闭环控制又称为反馈控制或按偏差控制。控制装置与受控对象之间
13、，不但1.1 1.1 自动控制与自动控制系统自动控制与自动控制系统测速机偏差反馈量预期速度实际转速直流电动机转台放大器_当实际速度受扰动的影响发生变化时，通过系统的调节，从而消除扰动对速度的影响。转台速度闭环控制系统结构图1.1 1.1 自动控制与自动控制系统自动控制与自动控制系统例转速负反馈直流电动机调速系统直流电机测速发电机电源和放大装置负载系统组成：UnUf给定电压反馈电压e=Un-Uf转速取决于给定电压与反馈电压的差值。1.1 1.1 自动控制与自动控制系统自动控制与自动控制系统调速系统结构图unufeudn_直流电动机放大器测速机由电网电压波动，负载变化以及其他部分的参数变化所引起的
14、转速变化，都可以通过系统的自动调整加以抑制。nUf eUd n减小或消除由于扰动所形成的偏差值，具有较高的控制精度和较强的抗扰能力。闭环控制系统具有的特点：1.1 1.1 自动控制与自动控制系统自动控制与自动控制系统3复合控制测量出外部作用，形成与外部作用相反的控制量与外部作用共同使被控量基本不受影响。前馈补偿控制复合控制具有两种基本形式.前馈补偿控制：复合控制：反馈控制+1.1 1.1 自动控制与自动控制系统自动控制与自动控制系统(a)按输入前馈补偿的复合控制给定值被控制量_受控对象检测元件控制器前馈控制1.1 1.1 自动控制与自动控制系统自动控制与自动控制系统(b)按扰动前馈补偿的复合控
15、制检测元件_前馈控制扰动被控制量给定值受控对象控制器_1.1 1.1 自动控制与自动控制系统自动控制与自动控制系统1.2自动控制系统的分类一、线性系统和非线性系统自动控制系统的分类方法较多，常见的有以下几种由线性微分方程或线性差分方程所描述的系统称为线性系统；由非线性方程所描述的系统称为非线性系统。第一章 概 述 线性系统的“线性”包含两个重要的概念：齐次性和叠加性。同时具有齐次性与叠加性的系统称为线性系统，不满足齐次性或叠加性的系统为非线性系统。1.2自动控制系统的分类微分方程的标准式2021/3/1042讲解：XX齐次性 是指当输入信号x(t)增加为原来的a倍，响应y(t)也增加为原来的a
16、倍。叠加性 是指当几个激励信号同时作用于系统时，系统的总响应等于每个激励单独作用所产生的响应之和。1.2自动控制系统的分类2021/3/1043讲解：XX1.2自动控制系统的分类不满足齐次性不满足叠加性2021/3/1044讲解：XX二、定常系统和时变系统定常系统:若系统微分方程的系数为常数，则称之为线性定常系统。此类系统为本书主要讨论对象。系统数学模型微分方程的系数不是时间变量的函数。否则称为时变系统。1.2自动控制系统的分类2021/3/1045讲解：XX三、连续系统和离散系统连续系统：系统中各部分的信号都是时间的连续函数即模拟量。离散系统：系统中有一处或多处信号为时间的离散函数，如脉冲或数码信号。若系统中既有模拟量也有离散信号，则又可称之为采样系统。1.2自动控制系统的分类2021/3/1046讲解：XX四、恒值系统、随动系统和程序控制系统系统的给定值为一定值，而控制任务就是克服扰动，使被控量保持恒值。例如：电机速度控制、恒温、恒压、水位控制系统等。恒值系统：1.2自动控制系统的分类2021/3/1047讲解：XX随动系统：系统给定值按照事先不知道的时间函数变化，并要求被控量跟随
