上课 1--自动控制的一般概念.pptVIP

自动控制理论 主讲教师:凌有铸 反馈控制系统是由各种结构不同的系统部件组成的。从完成“自动控制”这一职能看，一个控制系统必然包含被控对象和控制装置两个部分。控制装置由具有一定职能的各种基本元件组成的。在不同系统中，结构完全不同的元部件都可以具有相同的职能。 1）系统输出量对控制作用有直接影响，通过计算被控量和给定值的差值来控制被控对象； 2）可以自动调节由于干扰和内部参数的变化而引起的被控量变动； 3）系统可能存在稳定性问题。 闭环控制系统的特点： 复合控制就是开环控制和闭环控制相结合的一种控制。实质上，它是在闭环控制回路的基础上，附加了一个输入信号或扰动作用的顺馈通路，来提高系统的控制精度。 4、复合控制 ? 反馈控制：按偏差控制，可以抑制内、外扰动对被控制量产生的影响。精度高、结构复杂，设计、分析麻烦。 ? 开环控制：顺向作用，没有反向的联系，没有修正偏差能力，抗扰动性较差。结构简单、调整方便、成本低。在精度要求不高或扰动影响较小的情况下，这种控制方式还有一定的实用价值。 开环控制有两种：按给定量控制和按扰动控制，按扰动控制可产生一定的补偿作用，适用于扰动可测量的场合。 ? 复合控制：将按偏差控制与按扰动控制结合起来，对于主要扰动采用适当补偿装置实现扰动控制。同时，再组成反馈控制系统实现按偏差控制，以消除其余扰动产生的偏差。 几种控制方式的比较 §1-2 自动控制系统示例 控制系统定性分析的步骤如下： （1）确定系统的被控对象、输入量和输出量。 （2）确定系统输出量的测量环节（检测装置）、输入量的给定装置以及比较环节。 （3）确定系统的中间环节输出量（放大元件）、执行机构。 （4）分析输入、输出一致时系统的工作情况。 （5）分析输入有变化或有干扰时，系统的工作情况，并给出结论。 例、下图表示一个水位自动控制系统，试说明其工作原理。 解：系统的被控对象为水箱，被控量为水箱的液位高度，给定量为期望液位高度。 当输入流量与输出流量一致时，水箱的液位高度维持期望值不变。 当水箱的液位高度低于期望值时，浮标降低并带动锥形阀下降，进水量增大，使液位高度上升；当水箱的液位高度高于期望值时，浮标上升并带动锥形阀上升，进水量减小，使液位高度下降；可见无论水箱的液位高度高于或低于期望值时，通过浮标和锥形阀，总能使液位高度维持在期望值附近。系统方框图如下图所示。 例、直流闭环调速系统 Mfz↓→n↑→Uf↑→△U↓→Ud↓→n↓ Mfz↑→n↓→Uf↓→△U↑→Ud↑→n↑ 工作原理： §1.3 自动控制系统的分类 1、按控制方式分：开环控制、闭环控制、复合控制。 2、按元件类型分：线性系统、非线性系统。 3、按信号性质分：连续系统、离散系统。 4、按元件性质分：定常系统、时变系统、确定性系统、不确定性系统。 5、按给定信号性质分：恒值控制系统、随动系统、程序控制系统。 §1.4 对控制系统的性能要求 对自动控制系统性能的基本要求可以归结为稳定性（长期稳定工作）、准确性（稳态精度）、快速性和平稳性（相对稳定性）。 1、稳定性：对恒值系统要求当系统受到扰动后，经过一定时间的调整能够回到原来的期望值。对随动系统，被控制量始终跟踪参据量的变化。稳定性是对系统的基本要求，不稳定的系统不能实现预定任务。线性系统的稳定性通常由系统的结构决定与外界因素无关。 2、快速性和平稳性：对过渡过程的形状和快慢提出要求，一般称为动态性能。 3、准确性：用稳态误差来表示。如果在参考输入信号作用下，当系统达到稳态后，其稳态输出与参考输入所要求的期望输出之差叫做给定稳态误差。显然，这种误差越小，表示系统的输出跟随参考输入的精度越高。 §1-5 自动控制系统的分析与设计工具 1、王广雄，自动控制发展的历程，中央电视台《百家讲坛》，2003年3月17日 /jsj/zidonghua/learning/2008/0504/article_7.html /u11/v_MjkwNjQ4Nzc.html /programs/view/DhNqRcOQKqQ/ 2、《自动控制与系统工程》 中国大百科全书74卷分卷 参考文献： 团结 勤奋 求实 创新 College of Electrical Engineering Tel: 0553―2871262E-mail: lyz7985@ 欢迎任何形式的意见和建议! 本课程学习的基本要求： 1、课前预习； 2、按时完成课程专业； 3、遵守学习纪律。 1、胡寿松，自动控制原理习题解析，科学出版社，2007。 2、绪方胜彦（Katsuhiko Ogata），Modern Cont