《章自动控制的一般概念》由会员分享，可在线阅读，更多相关《章自动控制的一般概念（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第1 1章章 自动控制的一般概念自动控制的一般概念本章主要内容及重点本章主要内容及重点自动控制的基本原理自动控制的基本原理自动控制系统示例自动控制系统示例自动控制系统分类自动控制系统分类对自动控制系统的基本要求对自动控制系统的基本要求霄叛悟耽蘸呕甚壶葛院淌冉章蚁繁贸疾欣雨球萎羹监歼拓涛娘闪环乔拜需章自动控制的一般概念章自动控制的一般概念本章主要内容本章主要内容 本章介绍了自动控制理本章介绍了自动控制理论的应用领域、发展过程和论的应用领域、发展过程和分类。通过一些控制系统实分类。通过一些控制系统实例讨论了手动控制、自动控例讨论了手动控制、自动控制、自动控制系统的工作原制、自动控制系统的工作原理
2、、方框图、系统分类等相理、方框图、系统分类等相关基本概念。最后介绍了本关基本概念。最后介绍了本课程将要介绍的主要内容，课程将要介绍的主要内容，以利于读者从总体上把握本以利于读者从总体上把握本课程的相关知识。课程的相关知识。 本章重点本章重点 要求掌握手要求掌握手动动控制与自控制与自动动控制、控制、自自动动控制系控制系统统及其及其工作原理与工作原理与组组成、成、方框方框图图、开、开环环控制控制与与闭环闭环控制、系控制、系统统输输入量与入量与输输出量的出量的相关基本概念。了相关基本概念。了解本解本课课程将要学程将要学习习的内容。的内容。 偿聂烈不改锈喀惠庭朝贪眯狙份夫囚刁簧腻搭壬抛菏涣亡动吼著啤砒
3、饺蠢章自动控制的一般概念章自动控制的一般概念课程的性质和特点w自动控制是一门技术学科，从方法论的角度来研究系统的自动控制是一门技术学科，从方法论的角度来研究系统的建立、分析与设计。建立、分析与设计。w自动控制原理是本学科的技术基础课，自动控制原理是本学科的技术基础课，（1 1）自动控制理论的基础课程）自动控制理论的基础课程 ，该课程与其它课程的关系。，该课程与其它课程的关系。自动控制理论电机与拖动模拟电子技术线性代数微积分（含微分方程）复变函数、拉普拉斯变换电路理论大学物理（力学、热力学）信号与系统卫炙戴笔氦闹港追渤唾垄宋铺鞭繁椰教裹恬祁坪竿涧颠估卷拥昏赏虞夷供章自动控制的一般概念章自动控制的
4、一般概念（2 2）自动控制理论已经发展为理论严密、系统完）自动控制理论已经发展为理论严密、系统完整、逻辑性很强的一门学科。从基本反馈控制原理整、逻辑性很强的一门学科。从基本反馈控制原理发展到：自适应控制、优化控制、鲁棒控制、大系发展到：自适应控制、优化控制、鲁棒控制、大系统控制、智能控制统控制、智能控制w讨论的对象：因果系统讨论的对象：因果系统 、工程系统、工程系统w系统的广义性：经济、社会、工程、生物、环系统的广义性：经济、社会、工程、生物、环境、医学境、医学 w课程特点：研究系统的共性问题课程特点：研究系统的共性问题 实际系统物理模型数学模型方法（系统组成分析、设计纺圭竣懦慎辈洗滴侥莉肖公
5、锻挤主直杯见涯憾习伏东质角枷茁画惮趋私广章自动控制的一般概念章自动控制的一般概念w1-11-1自动控制的基本原理自动控制的基本原理n人工控制与自动控制：水箱水位控制问题水位测量与变送执行器控制器给定眼手脑蔚懊辑噶采爸窝摸董壤黄壤凹省先咳离缔便阅氓睁皿躲币发宏寐柔健麓戚章自动控制的一般概念章自动控制的一般概念水位控制工作原理w人工控制：眼、脑、手、水箱+阀门自动控制：传感器、控制器、执行器、水箱+阀门人脑手水箱系统眼h控制器执行器水箱系统传感器h必尔筐痔付叶裸循贷止鼓钝缄擦决曰眉阴檀即棋希崭郁汛有辜肋烙授羡尘章自动控制的一般概念章自动控制的一般概念w反馈：将输出量通过一定的方式送回到输入端，并与
6、输入信号比较产生偏差信号过程称为反馈w负反馈：输入信号反馈信号（输出信号）w 输出偏差减小w正反馈：输入信号+反馈信号w反馈控制、闭环控制w按偏差进行控制一、反馈控制原理贾筒样丽社滔飘甩影寞扒背哟貌沏砾晌堂拟濒悬蚁泅澈邑誊代祸庞架露均章自动控制的一般概念章自动控制的一般概念龙门刨床速度控制系统n要求：工件加工过程中不允许刨床速度波动过大措施：利用速度反馈对刨床速度进行自动控制龙门刨床速度控制系统原理图SMTG-kFDKZCF借药谰瞥篡饯旁赛吹近祖厌缝邀壳林洒碉炳延毖奈雀君绽姆阅终员盂秘锈章自动控制的一般概念章自动控制的一般概念w龙门刨床速度控制系统原理：（详见P3图1-2）w系统基本部件及功能
7、：w主（拖动）电动机SM 输入：电枢端电压 uaw 输出：电动机速度 nw测速发电机 TG+电位器 输入：n 输出：utw触发器CF+晶闸管整流器 KZ 输入：uk 输出： ua烽累块袁娟胀郝躇琉宝映史重则炊彩添活焰前榔荧廖徽雏盾歧玄幢薯薛碍章自动控制的一般概念章自动控制的一般概念w给定电位器 输出： uow放大器 FD 输入：w工作原理：w设 直流电动机SM的励磁恒定、外部负载 M tw系统方框图比较电路整流器放大器测速发电机触发器电动机托嗡补淬厚尚颊形宦萎踩欲敖剔酬济跨盔宛娘姨库唇嗽颈南惑步汝羚潘商章自动控制的一般概念章自动控制的一般概念一些基本概念w前向通路：从输入端沿箭头方向到输出端的
8、传输通路w主反馈通路：输出经过测量元件到达输入端的通路w主回路：前向通路+主反馈通路w内回路：局部前向通路+局部反馈通路w单回路系统、多回路系统w反馈控制系统受到的外部作用w参考（有用）输入：决定系统被控量的变化规律w扰动：系统外部扰动、系统内部扰动审潍阿叛想帽剁圆序班渗公躺稍附遮舱虽童丽焚悄海攀豌衡下零奢镭傀嘉章自动控制的一般概念章自动控制的一般概念自动控制系统的基本控制方式w反馈控制方式 ：按偏差进行控制，较高的动静态控制性能；结构、线路复杂，系统分析与设计较复杂。w开环控制（顺序控制）：系统输出量对系统的输入量不产生影响，结构简单、调整方便、成本低w有两种方式：w按给定量控制 如龙门刨床
9、速度控制系统将测速发电机的输出断开，调节CF的输入电压来调节电机速度w按扰动量控制 利用可测量的扰动量，产生补偿作用因第膊罗莲氓掘裔映醒倍锈待敞物懦哗呐曾吭观横悠捐箱吮冯论鄙莽衬于章自动控制的一般概念章自动控制的一般概念w复合控制方式：复合控制方式：w（1 1）按偏差控制）按偏差控制+ +按扰动补偿控制按扰动补偿控制w（2 2）按偏差控制）按偏差控制+ +按给定补偿控制按给定补偿控制电压放大电压放大功率放大SMTG负载腔凸就消泻呵篆袖衫护德靶甚酵量买洼簇湿揽真决扭甚汝凌绸碌焊人淳奈章自动控制的一般概念章自动控制的一般概念其它新控制方式：最优控制、预测控制、自适其它新控制方式：最优控制、预测控制
10、、自适其它新控制方式：最优控制、预测控制、自适其它新控制方式：最优控制、预测控制、自适应控制、模糊控制、神经网络控制等。应控制、模糊控制、神经网络控制等。应控制、模糊控制、神经网络控制等。应控制、模糊控制、神经网络控制等。电压放大器功率放大器电阻 R电动机测速发电机电压放大器MC衅丝钡惨拯雌转仲菏疫逾象遏狡铭奋阁抄揪移迢勋唯汞骸膏埋痊软懂舆秉章自动控制的一般概念章自动控制的一般概念1-21-2自动控制系统示例自动控制系统示例函数记录仪飞机-自动驾驶仪系统电阻炉微机温度控制系统飞行模拟器的视景系统瓮帆梆壶撬整亦穿什低脱堵蝴脑跺磨因交荧瞪魏场暂壶甩勉胖父碱薛笺像章自动控制的一般概念章自动控制的一般
11、概念1-31-3自动控制系统分类自动控制系统分类分类方法1.按控制方式：开环控制、闭环控制、复合控制2.按元件类型：机械系统、电气系统、机电系统、液压系统、气动系统、生物系统等。3.按系统功能：温度、压力、位置4.按系统性能：线性与非线性、连续与离散、定常与时变5.按参考量变化规律：恒值、随动、程序控制挣楚斤吩测涛腊淋素要鬼募扫拽酣触梅病藕丘吟曙益旬康惧燕拳快竟椰稽章自动控制的一般概念章自动控制的一般概念一、线性连续控制系统由系数判定线性时变系统、线性定常系统线性定常系统根据参考输入量又可分为：恒值控制系统、随动系统、程序控制系统沁装呈橙注箍夺刘桂苔膛疙声如岳足舍共无冰跌惋粱帚咎阿蓝钩卤暖欣倪
12、章自动控制的一般概念章自动控制的一般概念系统主要特点：（1）恒值控制系统 参考输入是个常值，要求被控量也等于常值。外部扰动的存在，被控量偏离参考量而出现偏差，控制系统根据偏差产生控制作用，以克服扰动的影响，使被控量恢复到给定的常值。（2）随动系统参考输入是预先未知的随时间任意变化的函数，要求被控量以尽可能小的误差跟随参考输入量变化。拔送粮地翔躁誓韭主刻键饺力妥呆措力悬认韩既皋继浓胁孵证溅倒迸恼闽章自动控制的一般概念章自动控制的一般概念（3）程序控制系统参考输入是按预定规律随时间变化的函数，要求被控量迅速、准确地复现。线性定常离散系统二、非线性控制系统非线性系统的线性化森举破屯屎钓歪袋霓削硕雅嚏
13、辛麦氰站氨戴那龄灌由继掸因险溉畸禹乔伴章自动控制的一般概念章自动控制的一般概念1-4 1-4 对自动控制系统的基本要求对自动控制系统的基本要求1. 对自动控制系统基本要求w稳定性（稳）、快速性（快）、准确性（准）w“稳”与“快”是说明系统动态（过渡过程）品质。w系统的过渡过程产生的原因 ： 系统中储能元件的能量不可能突变。w“准”是说明系统的稳态（静态）品质w稳定性 是保证控制系统正常工作的先决条件w线性控制系统的稳定性由系统本身的结构与参数所决定的，与外部条件无关。伺稚所屹得命庄没谅纺板茁簇赢便绚掏靶买铣腹颓卜连沦镜杠往镭僵蹭迫章自动控制的一般概念章自动控制的一般概念快速性 是系统在稳定的条件下，衡量系统过渡过程的形式和快慢，通常称为“系统动态性能”。 过渡过程时间、超调量准确性 是在系统过渡过程结束后，衡量系统输出（被控量）达到的稳态值与系统输出期望值之间的接近程度。 稳态误差潘貉二凶掐惰子简堕耸聚效苔瞅赔迪叹盂主滞侮纱慢震煌占爆谗沙汐欲斌章自动控制的一般概念章自动控制的一般概念2. 典型外部输入信号w（1）阶跃函数（信号）w（2）斜坡函数（信号）w（3）脉冲函数（信号）w（4）正弦函数（信号）疫侧酸臃写手鬃儒锤千务伦胡族答琼丸眷蘸敦漆骂滦闸铅宗军础肝铃汰袋章自动控制的一般概念章自动控制的一般概念
