自动控制原理 第一招侣 绪论.pptVIP

自动控制原理;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.;哈佛大学图书馆馆训;第1章　绪论;自动控制的起源;波音777飞机; 在当今时代，自动控制所起的作用越来越重要： 空间飞行器的导航和控制系统 制造业中的控制系统 工业过程控制系统 通讯系统的控制 ;控制论的提出 维纳著《控制论，或关于在动物和机器中控制与通讯的科学》，1948年出版 维纳(1894-1964)，美国数学家，控制论创始人;钱学森的《工程控制论》英文版(Engineering Cybernetics)，1954 年出版。 工程控制论则被界定为研究控制论这门科学中能够直接用在控制系统工程设计的那些部分. 钱学森指出控制论在系统科学体系结构中的定位，为复杂巨系统的建模、分析、运筹和控制问题提供了理论基础和方法论依据。;如何学好这门课程？ 1、认真掌握基本原理； 2、多看参考书，多做练习题，分析实例； 3、利用Matlab软件进行计算机辅助分析。;经典教材;推荐阅读;网络资源;控制：通俗地说，就是使被控对象按照预定的方式工作;1.2.1 自动控制问题的提出 一个简单的水箱液面，因生产和生活需要，希望液面高度h 维持恒定。当水的流入量与流出量平衡时，水箱的液面高度维持在预定的高度上。; 所谓控制就是强制性地改变某些物理量（如上例中的进水量），而使另外某些特定的物理量（如液面高度h）维持在某种特定的标准上。 人工控制示意图：;1.2.2 自动控制的定义及基本职能元件 1.自动控制的定义 自动控制就是在没有人直接参与的情况下，利用控制器使被控对象（或过程）的某些物理量（或状态）自动地按预先给定的规律去运行。; 2. 自动控制的基本职能元件 自动控制的实现,实际上是由自动控制装置来代替人的基本功能，从而实现自动控制的。画出以上人工控制与自动控制的功能方框图进行对照。; 比较两图可以看出，自动控制实现人工控制的功能，存在必不可少的三种代替人的职能的基本元件：;执 行 元 件;1.2.3 自动控制中的一些术语及方框图 1.常用术语 控制（被控）对象—被控制的设备或过程（如水箱）； 被控量c(y) —表征设备或过程运行情况或状态， 并需要严格加以控制的物理量，也可称为系统的输出。（如液位） 给定值（参考输入）r —被控量应保持的期望值；（如液位高度） 控制量（操作量）u —能够引起被控量变化，并且被用作调节手段的参数；（如阀门开度） 扰动d —引起被控量变化的因素，包括内扰、外扰；（如用水量） 偏差e — 是对象受到扰动后，被控量与给定值之间的差值； ;自动控制系统的任务可概括为：;2.系统方框图;控制器;例2：汽车方向控制系统;控制器 ;3.反馈与反馈控制的概念;1.3 自动控制系统的分类;1.3.1 按信号的传递路径分类;M;电风扇的控制;开环控制的特点： （1）结构简单，成本低，调整方便； （2）在系统方框图中，作用信号是单方向传递的 （3）控制器无法克服扰动，自动修正偏差； 开环控制适用于： 输入-输出关系已知，且系统不存在干扰（或扰动微弱）的场合。 ;2．闭环控制系统 定义：系统中存在信号的闭合回路，或者输入端与输出端之间存在反馈的系统，称为闭环控制系统或反馈控制系统。 ;电动机;闭环控制的优点： 基于偏差的控制，可以抑制任何内、外扰动对控制量的影响，控制精度较高。 闭环控制的缺点： （1）结构复杂，成本较高； （2）只有在偏差出现后才产生控制作用;3．复合控制系统 复合控制是闭环控制和开环控制相结合的一种方式。它是在闭环控制等基础上增加一个干扰信号的补偿控制，以提高控制系统的抗干扰能力。; 增加干扰信号的补偿控制作用，可以在干扰对被控量产生不利影响的同时及时提供控制作用以抵消此不利影响。 纯闭环控制则要等待该不利影响反映到被控信号之后才引起控制作用，对干扰的反应较慢。两者的结合既能得到高精度控制，又能提高抗干扰能力。;1.3.2 按给定信号分类 ;3、随动控制系统（或称伺服系统） 这类系统的特点是输入信号是一个未知函数，要求输出量跟随给定量变化，也称为跟踪控制。 (例如：火炮自动跟踪系统，显示记录仪，跟踪卫星的雷达天线控制系统等）