《生物控制论》教学资料-控制论第二讲.pdfVIP

LOGO 生物控制论 第二讲：控制论基本知识 首都医科大学生物医学工程学院 计算机教研室 周萍 第二讲：控制论基本知识 第一节： 常用术语 第二节： 闭环控制与开环控制 第三节： 控制系统的分类 第四节： 对自动控制系统的基本要求 常用术语： 扰动是一种对系统的输出产生不利影 响的信号。如果扰动产生在系统内部 称为内扰；扰动产生在系统外部，则 称为外扰。外扰是系统的输入量。 反馈控制是这样一种控制过程，它能 够在存在扰动的情况下，力图减小系 统的输出量与参考输入量（也称参据 量）（或者任意变化的希望的状态） 之间的偏差，而且其工作正是基于这 一偏差基础之上的。 常用术语：  反馈控制系统是一种能对输出量与参考输 入量进行比较，并力图保持两者之间的既 定关系的系统，它利用输出量与输入量的 偏差来进行控制。  反馈控制系统不限于工程范畴，在各种非 工程范畴内，诸如经济学和生物学中，也 存在着反馈控制系统。 常用术语：  随动系统是一种反馈控制系统，在这种系 统中，输出量是机械位移、速度或者加速 度。因此，随动系统这个术语，与位置 （或速度或加速度）控制系统是同义语。 在现代工业中，广泛采用着随动系统。 • 在工业生产过程中，诸如对压力、温度、 湿度、流量、频率以及原料、燃料成分比 例等方面的控制，称为过程控制。 例： 温 度 计 蒸汽 热 水 冷 水 排水 图 1-1 热 力 系 统 的 人 工 反 馈 控 制 例： 温度测 热水 量装置 自动控制器 控制阀 蒸汽 冷水 排水 图1-2 热力系统的自动反馈控制 闭环控制与开环控制  反馈控制系统  开环控制系统  闭环与开环控制系统的比较 反馈控制系统 1 反馈 把取出的输出量送回输入端，并与输入信号相 比较产生偏差信号的过程，称为反馈。若反馈 的信号与输入信号相减，使产生的偏差越来越 小，则称为负反馈；反之，则称为正反馈。 2 反馈控制系统 能对输入量与输出量进行比较，并且将它们 的偏差作为控制手段，以保持两者之间预定 关系的系统，称为反馈控制系统。由于引入 了被反馈量的反馈信息，整个控制过程成为 闭合的，因此反馈控制也称为闭环控制。 3 闭环控制 凡是系统输出信号对控制作用有直接影响的系 统，都称为闭环系统。输入信号和反馈信号（反 馈信号可以是输出信号本身，也可以是输出信号 的函数或导数）之差，称为误差信号，误差信号 加到控制器上，以减小系统的误差，并使系统的 输出量趋于所希望的值，换