自动控制第一章(教学版).pptVIP

自动控制原理  ; 1自动控制与自动控制系统 ; Control system: An interconnection of components forming a system configuration that will provide a desired response. 自动控制理论发展史 自动控制技术的应用可以追溯到18 世纪(1788年)瓦特(Watt)利用小球离心 调速器使蒸汽机转速保持恒定的开创性的突破， 以及19世纪(1868年)麦克斯韦（Maxwell）对轮船摆动（稳定性）的研究。但在初期，自动控制技术的应用进展很缓慢。自动控制技术的真正发展是在20世纪。 ; 自动控制理论通常可分为经典控制理论、 现代控制理论和智能控制理论。  1) 经典控制理论 经典控制理论产生并发展于20世纪40～60年代。 2) 现代控制理论 现代控制理论于20世纪60年代中期发展成熟。 3) 智能控制理论 智能控制理论是20世纪70年代后， 控制理论向广度和深度发展的结果。 ; 智能控制系统是指具有某些仿人智能的工程控制与信息处理系统， 其中最典型的就是智能机器人。对自动控制理论的具体描述可表示为图1-1。  ;图1-1 对自动控制理论的具体描述 ;;自动控制：在无人直接参加的情况下，利用控制装置使被控对象和过程自动地按预定规律变化的控制过程。 自动控制系统：是由控制装置和被控对象所组成，它们以某种相互依赖的的方式组合成为一个有机整体，并对被控对象进行自动控制。 控制器：对被控对象起控制作用装置的总体. 被控对象：要求实现自动控制的机器，设备或生产过程。 控制器：对被控对象起控制作用装置的总体，称做控制装置或控制器。 输出量：表现于控制对象或系统输出端，并要求实现自动控制的物理量。 输入量：作用于控制对象或系统输入端，并可使系统具有预定功能或预定输出的物理量。 扰动：所有妨碍控制量对被控量按要求进行正常控制的因素，称为干扰量或扰动量。;输出不影响输入，对输出不需要测量，通常容易实现； 组成系统的元部件精度高，系统的精度才能高； 系统的稳定性不是主要问题；;1.2 开环控制详析 ;图 1 - 2 数控加工机床示意图 ;图1-3为数控加工机床开环控制方框图。此系统的输入量为加工程序指令， 输出量为机床工作台的位移，系统的控制对象为工作台，执行机构为步进电动机和传动机构。由图可见，系统无反馈环节，输出量并不返回来影响控制部分，因此是开环控制。  ;图 1 - 3 数控加工机床开环控制方框图 ;按扰动补偿 。这种控制方式的原理是：利用对扰动信号的测量产生控制作用，以补偿扰动对输出量的影响。由于扰动信号经测量装置，控制器至被控对象的输出量是单向传递的，故属于开环控制方式。对于不可测扰动以及被控对象及各功能部件内部参数变化给输出量造成的影响，系统自身无法控制。因此，控制精度有限，常用于工作机械的恒速控制（如稳定刀具转速）以及电源系统的稳压，稳频控制。; 2. 闭环控制系统(Closedloop Control System) A systems that use a measurement of the output and compares it with the desired output. 若系统输出量通过反馈环节返回来作用于控制部分，形成闭合环路，则这样的系统称为闭环控制系统，又称为反馈控制系统(Feedback Control System)。;输出影响输入，所以能削弱或抑制干扰； 低精度元件可组成高精度系统； 因为可能发生超调，振荡，所以稳定性很重要。;图 1 - 4 电炉箱恒温自动控制系统 ;图 1 - 5 电炉箱自动控制方框图 ;图 1 - 6 炉温自动调节过程 ; 闭环系统的组成及性能要求;退出;退出;退出;;;; 1.3 自动控制系统的组成（总结） ; 为了表明自动控制系统的组成以及信号的传递情况，通常把系统各个环节用框图表示，并用箭头标明各作用量的传递情况，图 1 - 7 便是图 1 - 4 所示系统的方框图。方框图可以把系统的组成简单明了地表达出来，而不必画出具体线路。 ;图 1 - 7 自动控制系统的方框图 ; 由图1-7可看出，一般自动控制系统包括：  (1)给定元件（Command Element）：由它调节给定信号（UsT），以调节输出量的大小。 (2)检测元件（Detecting Element）：由它检测输出量（如炉温T）的大小，并反馈到输入端。