材料成形检测与控制 教学课件 作者 杭争翔 2 5.1.pptVIP

材料成形检测与控制 5-1 引言 一. 自动控制的概念及应用 1.控制：是使某些物理量按指定的规律变化（包括保持恒定），以保证生产的安全性，经济性及产品质量等要求的技术手段。 2.自动控制：就是应用自动化仪表或控制装置代替人，自动地对机器设备或生产过程进行控制，使之达到预期的状态或性能要求。 一些基本概念 5.1.1自动控制理论的发展 1.经典控制理论 40~50年代形成 适用于SISO（单输入－单输出）系统 基于：二战军工技术 目标：反馈控制系统的稳定 基本方法：传递函数，频率法，PID调节器 (频域) 2.现代控制理论 60~70年代形成 适用于MIMO （多输入－多输出）系统 基于： 冷战时期空间技术，计算机技术 目标：最优控制 基本方法：状态空间表达式 5.1.2自动控制系统的基本概念 一.自动控制系统 自动控制系统是指由控制装置与被控对象结合起来的，能够对被控对象的一些物理量进行自动控制的一个有机整体。 1.被控对象：（要求实现自动控制的机器设备或生产过程） 2.被控制量：（指被控制系统所要控制的物理量，一般指系统的输出量） 3.给定值：（根据生产要求，被控制量需要达到的数值） 4.扰动：（破坏控制量与被控制量之间正常函数关系的因素，称为系统的扰动。如扰动来自外部，叫做外扰，如果扰动来自内部，如系统中各元件参数的变化，称为内扰） 给定值和扰动通称为输入量。 5.控制装置：（能够对被控对象起控制作用的设备总称） 5.1.3原理方框图 5.1.4开环控制系统 1.定义：输出量与输入量之间没有反向联系，只靠输入量对输出量单向控制的系统叫开环控制系统。 开环控制又可称为前馈控制，因为控制作用是由输入信号直接向前输送，而不是由输出信号回输到输入信号来进行控制的，故称为前馈控制。 应用:自动售货机，自动洗衣机，自动流水线，包装机等。 5.1.5闭环控制系统 1定义：输出量与输入量之间有反向联系，靠输入量与主反馈信号之间的偏差对输出量进行控制的系统叫闭环控制系统。 反馈：是把系统输出量全部或一部分回送到输入端，以增强或减弱输入信号的效应。 5.1.6开环与闭环系统的比较 开环控制系统： 1. 结构简单经济 2.调试方便 3.抗干扰能力差，控制精度不高。 闭环控制系统： 1.系统具有纠正偏差的能力。 2.抗扰性好，控制精度高。 3.包含元件多，结构复杂，价格高。 4.参数应选择适当。 开环＋闭环＝复合控制系统（兼有两者的优点，精度很高） 复合控制系统 5.1.7 其他分类 输入信号变化规律 恒值、随动、程序控制 系统特性 线性、非线性 系统参数随时间变化 时变系统、定常系统 信号形式 连续、离散 自动控制系统评价 稳定性 快速性 准确性 5.2 数学模型分类及建立 5.2.1 分类 静态模型 各物理量与时间无关，如电压、电流等，即数学模型中无时间变量 F’(t)=0 动态模型 即： F’(t)≠0 没有绝对的静态，——极限状态，处理上简便 输入信号和扰动是一个系统典型的外作用，但我们希望系统只受输入信号的控制，而丝毫不受扰动的影响，所以我们只研究在输入信号作用下，对系统性能的要求。 当输入信号突然发生跳变时，这时输出量还处在原有的平衡状态，这样就出现了偏差，这个偏差控制输出量达到新的平衡，这就是一个调节过程。 数学模型的建立 L-R-C电路 * 材料成形检测与控制课件 * 电气控制理论部分（3） 自动控制理论基础 比较繁琐（但由于计算机技术的的迅速发展，这一局限性已克服) 状态空间法 线性代数、矩阵理论 多输入-多输出变系数，非线性等系统 现代控制理论 对复杂多变量系统、时变和非线性系统无能为力 时域分析法，频域分析法,根轨迹分析法 微分方程，传递函数 单输入-单输出线性定常系统 经典控制理论 局限性 常用分析方法 数学工具 研究对象 表示比较元件或比较点， 它的输出量等于各输入量的代数和，各输入量若为“＋”号可以不标，若为“－”号必须在箭头旁标注负号。 引出点，表示信号在此分两路，两路信号相同，不存在分流问题。 方框表示它所代表部分的名称和功能，而不画出具体结构，用方框之间带箭头的直线说明各部分之间的信号传递 控制器 执行机构 被控对象 测量变速器 - r 给定值 e 偏差 扰动 被控量 n c 测量信号 控制装置 被控对象 控制量 扰动 被控制量 电位器 电压 放大器 可控硅 放大器 直