1自动控制与基本概念.ppt

机器人足球比赛 月球车 采用高敏感度照相机检测半导体晶片的三轴控制系统 激光眼科手术系统 1.3 自动控制的基本原理 自动控制的例子 当实际水位低于要求水位时，电位器输出电压值为正，且其大小反映了实际水位与水位要求值的差值，放大器输出信号将有正的变化，电动机带动减速器使进水阀门开度增加，直到实际水位重新与水位要求值相等时为止。 * 被控对象：又称控制对象或受控对象，指需要对它的某个特定的量进行控制的设备或过程。（水箱） 测量元件：它把被控对象的被控量检测出来（浮子） 比较元件：它把测量信号与给定信号比较，得到偏差（比较电路） 计算元件：可以进行复杂运算，决定系统性能的好坏 放大元件：经过计算处理的信号通常是弱信号，不能驱动被控制对象，由它进行放大（放大器） 执行元件：它推动被控对象的被控量发生变化 （电动机+阀门） 一个典型自动控制系统的基本组成 输入信号：也叫参考输入，给定量或给定值，它是控制着输出量变化规律的指令信号。 输出信号：是指被控对象中要求按一定规律变化的物理量，又称被控量，它与输入量之间保持一定的函数关系。 反馈信号：由系统(或元件)输出端取出并反向送回系统(或元件)输入端的信号称为反馈信号。反馈有主反馈和局部反馈之分。 名词术语 偏差信号：它是指参考输入与主反馈信号之差。 误差信号：指系统输出量的实际值与期望值之差，简称误差。扰动信号：简称扰动或干扰、它与控制作用相反，是一种不希望的、影响系统输出的不利因素。扰动信号既可来自系统内部，又可来自系统外部，前者称内部扰动，后者称外部扰动。 名词术语 * 1.4 自动控制系统的分类 1.4.1 按信号传递路径分类 (1)按给定值操作的开环控制系统 (2)按干扰补偿的开环控制系统 * (3)按偏差调节的闭环控制系统 (4)复合控制系统 1.4.2 按输入信号的特征分类 恒值控制系统（又称自动调节系统） 输出量以一定的精度等于给定值，而给定值一般不变化或变化很缓慢，扰动可随时变化的系统称为恒值系统，在生产过程中，这类系统非常多。例如，冶金部门的恒温系统，石油部门的恒压系统等。主要强调抗扰性。 随动系统（又称伺服系统） 输入信号是预先不知道的随时间任意变化的函数，控制系统能使输出信号以任意高的精度跟随给定值的变化 。主要强调跟随性。 系统的参据量时按预定规律随时间变化的函数，要求被控量迅速、准确地加以复现。程序控制系统和随动系统的参据量都是时间函数，不过前者是已知的时间函数，后者是未知的任意时间函数，而恒值控制系统也可视为程序控制系统的特例。 　程序控制系统 自动控制原理 * (1)线性linear系统 线性系统中各元件的静特性为直线。 线性系统有两个重要特性——叠加性和齐次性 1)叠加性：如果用c1(t)表示由r1(t)产生的输出，用c2(t)表示由r2(t)产生的输出，则当r1(t)和r2(t)同时作用时，输出量为c1(t) + c2(t) 。 2)齐次性：如果用c(t)表示由r(t)产生的输出量，则在Kr(t)作用下的输出量为Kc(t)。 1.4.3 按系统数学模型分类 自动控制原理 * (2)非线性non-linear系统 系统中只要某一部件具有非线性特性就是非线性系统。 非线性系统的特点是不满足叠加原理。图中分别为继电器、死区、饱和、间隙特性，还有大量的其它非线性特性。 (a) (b) (c) (d ) * (1)连续时间系统：控制系统中各环节的输入量和输出量均为时间t的连续函数 (2)离散时间系统：系统中只要一处信号是脉冲序列或数字编码 1.4.4 按时间变量特性分类 * (1)定常系统 系统参数在系统运行过程中相对于时间是不变的 (2)时变系统 系统参数是时间t的函数 1.4.5 按系统参数特性分类 * (1)单输入单输出系统 (2)多输入多输出系统 1.4.6 按输入输出信号的数目分类 动态过程：通常将系统受到给定值或干扰信号作用后，控制被控量变化的全过程称为系统的动态过程。 工程上常从稳、快、准三个方面来评价控制系统。 稳： 指动态过程的平稳性。 快： 指动态过程的快速性。 准： 指动态过程的最终精度。 1.5 　对控制系统性能的基本要求 * 当系统受到干扰后，系统的输出c( t )可能出现增幅振荡或单调增长现象，这种现象称为不稳定现象，这样的系统称为不