自动控制原理(11J-2).ppt

* §1.3 自动控制系统的类型 * 可以从不同的角度分类 按系统的元件、部件类型划分 电气控制系统、机械控制系统、液压控制系统、生物 控制系统、经济控制系统等。 按系统的输入输出关系划分 SISO控制系统 MIMO控制系统 * 三. 按参考输入信号类型划分（重要分类） 1. 恒值控制系统 (恒值调节系统、过程控制系统) 特征：输入量为恒值（不同幅度的阶跃信号）。 任务：使系统输出保持在给定值(期望值)上。 如工业过程中恒温控制、恒压控制、恒速控制等。 2. 随动控制系统 (跟踪系统) 特征：输入量是一个事先无法确定的任意变化量（随 机信号）。 任务：使系统输出能迅速平稳地跟踪输入信号的变化。 如雷达天线的自动跟踪系统、高炮自动描准系统 就是典型的随动系统。 四. 按系统的数学模型性质及分析方法划分 （1）线性系统和非线性系统 （2）时变系统和时不变（定常）系统 （3）连续时间系统和离散时间系统 本课程主要讨论线性、时不变、SISO控制系统，以 连续时间系统为主。 3.程序（顺序）控制系统 特征：输入信号是事先确定的程序信号（时序开关信号）。 根据事先确定的运动程序（顺序）要求，编制程序。 任务：使系统输出按照固定程序（顺序）变化。 如数控机床、自动封装线等属于此类系统。 * 五. 按控制系统的实现方式上划分 (1) 常规控制系统 － 控制器用各种电路实现 (2) 计算机控制系统 － 控制器用计算机（或微处理器）实现 * * §1.4 对控制系统性能的基本要求 理想控制系统: c(t) = r(t) 输出变化（被控量）是对输入变化（给定量）的理想跟踪. 实际系统: （惯性系统）作不到理想跟踪。有响应过程，有控制偏差调节过程, 表现出不同的动态性能。而且还可能存在扰动作用。 因此，需要通过研究控制系统的完全响应过程，才能建立 控制系统的性能指标。 系统未加入激励（输入信号）时，系统处于静态。当系统 加入激励（输入信号）后，系统就开始了响应过程 — 动态 过程。 动态过程可以分为暂态过程和稳态过程。 ? 稳态过程 —— 暂态过程之后，系统进入稳态过程。稳 态下，系统的响应波形与输入波形相同。（但可能存在不同程度的幅度误差） ? 暂态过程 — 系统输出从一个平衡状态变化到另一个平衡状态要经历一个过渡过程，称其为暂态过程。 当系统输入变化时,首先产生偏差, 经过控制器及反馈调节作用（暂态过程）,最终系统输出进入新的平衡状态。 控制系统的响应过程 * 对控制系统性能的要求可归结为三个方面： 1、稳定性好 两层含义：不会发生自激振荡、有足够的稳定裕量。 稳定性是系统的固有特性（取决于系统本身的结构及参数，与系统输入无关）。 控制系统必须是稳定的，否则系统不能正常运行，甚至造成系统损坏和事故。 稳定性是自动控制系统的最基本要求。 * 系统受外作用力后,其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力。 稳定性： 如果系统受外作用力经过一段时间，其被控量达到某一稳定状态，则系统是稳定的。 否则为不稳定的。 稳定系统的动态过程 r(t) t 0 c(t) 1 r(t) c(t) 不稳定系统的动态过程 (a) 给定信号作用 c(t) (b) 扰动信号作用 d(t) t 0 c(t) r(t) t 0 c(t) r(t) c(t) d(t) 不稳定的系统是无法正常工作的 * 2、 快速性好（暂态特性） 快速性是指暂态响应（过渡过程）的时间长短。 r(t) t 0 c(t) r(t) c1(t) c2(t) 快速性反映系统输出对输入响应的快慢程度。 * 3 准确性高（稳态特性） 准确性是系统在稳态下被控量和给定量之间的偏差程度。 稳态误差越小，准确性越高。理想系统的稳态误差为零。 由输入给定值与输出响应的终值之间的差值ess大小表征。 r(t) t 0 c(t) r(t) c(t) ess * 有差系统（图a） 若稳态误差不为零，则系统称为有差系统 无差系统（图b） 若稳态误差为零，则系统称为无差系统。 * 稳定性、快速性和准确性往往是互相制约的。在设计与调试的过程中,若过分强调某