自动控制系统讲解.ppt

第一章 绪论  自动控制(Automatic control): 所谓自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置(称为控制器)，使机器、设备或生产过程(称为被控对象)的某个工作状态或参数(即被控量)自动地按照预定的规律运行。 自动控制系统 自动控制系统是为实现某一控制目标，将被控对象和控制装置按照一定的方式连接起来组成的一个有机总体。 一. 开环控制定义 工作原理分析： Rw向上→ Ug ↑ →晶闸管整流装置的触发电路便产生一串与电压Ug相对应的、具有一定相位的触发脉冲去控制晶闸管的导通角→晶闸管放大器的输出电压Ud ↑ → n ↑ 各组成元件功能分析： 输入量（控制量）:用以控制电动机M转速的给定电压Ug 被控对象:电动机 输出量（被控制量）:负载的转速n ③系统反映速度快,但没有抗干扰能力, 控制精度不高。 测量元件：其职能是测量被控制的物理量; 给定元件：其职能是给出与期望的被控量 相对应的系统输入量（即参据量）。 比较元件：把测量元件检测的被控量实际值与给定元件给出的参据量进行比较，求出它们之间的偏差。 放大元件：将比较元件给出的偏差进行放大，用来推动执行元件去控制被控对象。 执行元件：直接推动被控对象，使其被控量发生变化。 校正元件：亦称补偿元件，它是结构或参数便于调整的元件，用串联或反馈的方式连接在系统中，以改善系统性能。 工作原理分析： 当系统受到扰动影响，如电动机的负载转矩 TL ↑→流经电动机电枢中的电流Id↑→电枢电阻上的 压降↑→ n↓→ Uf ↓→ △U= (Ug- Uf) ↑→Uk↑→ Ud ↑→ n↑ 例 图1-17是一个控制导弹发射架方位的角位置随动系统原理图。图中，电位器P1,P2并联后跨接到同一电源E0的两端，其滑臂分别与输入轴和输出轴相连接，以组成方位角的给定装置和反馈装置。输入轴由手轮操纵，输出轴则由电动机经减速器后带动，电动机采用电枢控制方式工作。它的原理框图如图1-18所示。 图1-17 角位置随动系统的原理图 2．工作原理分析： 当发送电位器P1与接收电位器P2的转角相等，即导弹发射架的方位角与输入轴方位角一致时 ，Ue= Ui-Uo =Ua=0，此时，两环形电位器组成的桥式电路处于平衡状态，无电压输出，表示此时跟踪无偏差，电动机不动，系统处于静止状态。 2．工作原理分析： 当摇动手轮使电位器P1的滑臂转过一个输入角 的瞬间，由于输出轴的转角 ,于是出现了一个误差角 ，该误差角通过电桥P1，P2转换成偏差电压 ， 经放大后驱动电动机转动，在通过减速器带动导弹发射架转动的同时，通过输出轴带动电位器P2的滑臂向 要求的方向偏转，直到 为止。此时， ，偏差电压 ，系统达到新的平衡状态，电动机停止转动，这时，导弹发射架停留在相应的发射角上。只要 ，偏差就会产生调节作用，控制的结果是消除偏差 ，使输出量 严格地跟随输入量 而变化，从而达到角位置跟踪的目的。 1．各组成元件功能分析： 给定量：手轮的角位移 被控对象：导弹发射架 被控量：导弹发射架的角位移 控制装置： 给定元件—发送电位器 测量与比较元件 —电位器P1，P2,把系统的输入与输出的位置信号转换成与之成比例的电压信号，并进行比较 执行元件 — 电动机与减速器 按扰动作用补偿的补偿装置，能够在可测扰动对系统的不利影响产生前，提供一个控制作用以抵消 扰动对系统输出的影响。 例 图1-23是一个谷物湿度自动控制系统示意图。它的原理框图如图1-24所示。在谷物磨粉的生产过程中，有一个出粉最多的湿度，因此，磨粉之前要给谷物加水以得到给定的湿度。图中，谷物用传送装置按一定流量通过加水点，加水量由自动阀门控制。加水过程中，谷物流量、加水前谷物湿度以及水压都是对谷物湿度控制的扰动作用。为了提高控制精度，系统中采用了谷物湿度的前馈控制。 2．工作原理分析： 设在出口处的湿度测量装置测量输出谷物的实际湿度并将信号反馈到调节器，构成系统的主反馈通道。若输出谷物湿度与调节器中设定的湿度值不一致，就会产生偏差信号，通过调节