ch1自动控制理论的一般概念.pptVIP

开环 优点：结构简单，成本低廉，工作稳定，当输入信号和扰动能预先知道时，控制效果较好。 缺点：不能自动修正被控制量的偏离，系统的元件参数变化以及外来的未知扰动对控制精度影响较大。 闭环 优点：具有自动修正被控制量出现偏离的能力，可以修正元件参数变化及外界扰动引起的误差，控制精度高。 缺点：被控量可能出现振荡，甚至发散。 三、开环控制与反馈控制的比较 主反馈：与输出成正比或某种函数关系； 偏 差：给定信号与主反馈信号之差的信号； 控制单元：接受偏差信号，通过转换与运算，产生期望的控制量 扰动： 对系统输出产生不利影响的信号； 反馈单元：将输出信号转换成反馈信号。 四、闭环控制系统的术语和定义 P7 输出量 环节名称（或特性） 输入量 (a) (c) c 引出点 c c 方框图的组成： (-) (b) r e=r-b b 控制器 气动阀门 流入 Q1 浮子 水箱 流出 Q2 H 方框图? 五、复合控制 复合控制就是开环控制和闭环控制相结合的一种控制。对于主要扰动采用适当的补偿装置实现按扰动控制，同时再组成反馈控制系统实现按偏差控制。 按扰动 补偿 输入信号 (-) 电压放大器 功率放大器 电动机 测速发电机 电压放大器 电阻R 电动机速度复合控制系统方框图 　　　　　　　　　　 　 下图是一个阀门的人工控制系统原理示意图。操作员根据仪表显示的液体浓度来调节阀门，达到控制处理罐输出液体浓度的目的。 （1）该系统是开环控制还是闭环控制系统。 （2）指出什么是输入量，什么是输出量。 习题1.4 一、按控制系统元件特性分类 按组成控制系统的各元器件的输入/输出特性分为线性控制系统和非线性控制系统。 1．线性控制系统 1-3 控制系统的分类 线性控制系统具有一个很显著的特点，即满足叠加性和齐次性。 2．非线性控制系统 如果描述系统动态过程的微分方程是一个非线性微分方程，则该系统就是一个非线性系统。或者说，当系统中至少有一个元器件的输入/输出特性为非线性的，则该系统就是非线性系统。 典型非线性 (b) 死区非线性 (a) 饱和非线性 (c) 继电非线性 二、 按控制系统信号形式分类 1．连续控制系统 当控制系统各处的信号都是时间的连续函数时，称为连续控制系统。 2．离散控制系统 当控制系统的某一处或几处的信号是以脉冲序列或数码形式传递的，在时间上是离散的，此系统称为离散控制系统。 离散信号取脉冲形式的系统称为脉冲控制系统；而对于采用数字计算机或数字控制器的系统，其离散信号为数字形式，称为数字控制系统。 采样开关 脉冲控制系统结构图 数据保持器 控制对象 数字控制系统结构图 控制器 控制对象 A∕D D∕A 三、 按输入量的变化形式分类 1．恒值控制系统 输入量是不变的常数，要求输出量尽可能保持在期望值上。如恒温、恒压、恒速系统. 2．程序控制系统 系统的输入量是按照预先设定的时间函数变化，要求输出量准确或以一定的精度跟踪变化。如程控机床. 3．随动控制系统（又称伺服系统） 系统的输入量是随时间任意变化的，要求输出量准确或以一定的精度跟随输入量的变化。如雷达、导弹瞄准、跟踪卫星的雷达天线控制系统等。 稳定性 被控制信号能跟踪已变化的输入信号，从一种状态到另一种状态. 快速性　对过渡过程的形式和快慢提出要求，一般称为动态性能。 准确性　用稳态误差来表示。 　　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。 1-4 对自动控制系统系统的要求 一、稳定性 暂态：把输出量处于变化状态称为暂态或动态。 稳态：把输出量处于相对稳定的状态（达到的平衡状态）称为稳态或静态。 所谓稳定是指当系统受到瞬时扰动的作用，使输出量偏离了原来的平衡状态而产生偏差，当扰动消失后，输出量能够恢复到（或接近于）原来的平衡状态。 稳定的系统 扰动 扰动 不稳定的系统 二、 准确性 自动控制系统的准确性即控制精度的高低，通常用稳态误差来表示。 对于一个稳定的系统，当暂态过程结束到达稳态时，系统输出量的实际值与期望值之差，称为稳态误差。 自动控制系统的稳态误差 (b) 有差系统 (a) 无差系统 扰动 扰动 三、快速性 对于一般的控制系统，当给定量突然增加某一值时，输出量在暂态过程中的变化形式可能有： 期望输出值 (3) (4) 期望输出值 期望输出值 (1) (2) 1．单调过程 此暂态过程输出量单