自动控制原理及应用 第章 绪论.pptVIP

自动控制原理及应用 第1章 绪论 教学目标： 理解自动控制和自动控制系统、自动控制系统的控制方式及自动控制系统的组成等基本概念； 了解自动控制系统的分类方法； 掌握对自动控制系统的基本要求； 熟悉自动控制系统实例分析方法。 教学目标： 理解自动控制和自动控制系统、自动控制系统的控制方式及自动控制系统的组成等基本概念； 了解自动控制系统的分类方法； 掌握对自动控制系统的基本要求； 熟悉自动控制系统实例分析方法。 1.1 自动控制系统的基本概念 1.2自动控制系统的分类 1.3 自动控制系统的基本要求 对于控制系统的稳定性、快速性、准确性的要求往往是相互制约的。过分提高系统响应的快速性，可能导致系统振荡加剧，甚至不稳定；而过分强调改善相对稳定性，又可能使系统响应迟缓，最终导致系统控制精度降低。根据系统具体任务的不同，在分析和设计自动控制系统时，对系统稳、准、快三方面的性能要求应统筹考虑，并有所侧重，从而全面满足系统性能要求。 1.4 自动控制系统的应用举例 本章小结 图1-17 锅炉液位控制系统的结构框图 【例1-3】机床工作台位置随动系统的原理图如图1-18所示。 解：（1）系统的工作原理 图1-18 机床工作台位置随动系统 解：（1）系统的工作原理 机床工作台控制系统为一闭环的位置随动控制系统。首先通过指令电位器W1的滑动触点给出工作台的位置指令信号xr ，并转换为给定电压信号ur。被控制工作台的位移信号xc由反馈电位器W2 检测，并转换为反馈电压信号xc。由于两电位器连接为电桥电路，当工作台位置信号与给定位置信号有偏差时，电桥输出电压为 当指令电位器和反馈电位器滑动触点都处于左端时，即 ，则 ，此时，放大器无输出，直流伺服电动机不转，工作台静止，系统处于平衡状态。 当给出位置指令时，在工作台改变位置之前的瞬间，有 ，则电桥输出电压为 此偏差电压经放大器放大后控制直流伺服电动机转动，带动齿轮减速器和丝杠副工作，使工作台右移。 当工作台实际位置与给定位置之间的偏差随工作台的移动逐渐减小时，有 减小，则直流伺服电动机转角减小，使得工作台的位置逐渐接近给定位置。 当工作台的实际位置与给定位置一致时，电桥重新平衡，有 ，伺服电动机停转，工作台则停止在给定位置，系统处于新的平衡状态。 （2）系统的原理框图 机床工作台位置随动系统的结构框图如图1-19所示。 （1）自动控制是指没有人直接参与的情况下，利用自动控制装置使被控量保持恒定或按预定的规律变化。自动控制系统包括被控对象和控制装置两个部分，一般控制装置主要包括检测元件、变送器、控制器（校正装置）或计算机装置、执行机构等，用于完成检测、运算和执行等功能。 （2）自动控制系统的控制方式包括开环控制、闭环控制和复合控制三种方式。开环控制的输出不影响系统的控制作用；闭环控制将输出反馈到输入以影响系统控制作用，闭环控制也称为反馈控制，其主要特点是抗干扰能力强，控制精度高，但也有闭环稳定性的问题，生产过程中的自动控制系统，绝大多数是闭环控制系统。 清华大学出版社 董红生主编 本章小结 1.4 自动控制系统的应用举例 1.3 自动控制系统的基本要求 1.2自动控制系统的分类 1.1 自动控制系统的基本概念 1.1.1 自动控制和自动控制系统 控制——是指由人或用控制装置使被控对象按照一定目的动作所进行的 操作。如果控制任务是由人来完成，则称为人工控制。如果人不直接参与，而是由控制装置自动完成控制任务，则称为自动控制。 1.人工控制 水位控制主要是通过控制阀门的开度来满足水位控制的要求。水箱水位的人工控制系统如图1-2所示， 其控制过程包括以下几个环节： （1）通过测量元件（刻度标尺），观测水箱中的实际水位，即被控量； （2）将实际水位与要求的水位（给定值）相比较，得出两者偏差； （3）根据水位偏差的大小和方向调节进水阀门的开度。当实际水位高于要求值时，关小进水阀门开度，反之，则加大阀门开度。通过偏差的调节，可使水箱水位与要求值基本保持一致。 图1-2 水箱水位的人工控制 人工控制的过程就是测量、求偏差、实施控制以纠正偏差的过程。简单说，就是检测偏差并纠正偏差的过程。 2.自动控制 水箱中的浮子：反映了实际水位的变化，起到水位测量的作用； 连杆机构：作为比较器，完成实际水位与期望水位的比较； 放大器、伺服电动机和减速器：水位的调节驱动装置； 阀门：水位调节的执行元件，其开度则由电位器上的电压控制。 图1-3 水箱水位的