自动控制理论第1章 自动控制的一般概念.pptVIP

鲁棒性 当控制系统受到摄动的影响后，如果系统的性能 仍能保持或一定程度上保持，就称该控制系统具 有一定鲁棒性 稳、准、快 是相互制约的 提高快速性，常会使系统强烈振荡 提高平稳性，控制过程又可能很迟缓，甚至最终精度也有所下降 受控对象不同，对稳、准、快要求也有所侧重 随动系统： 过程系统： 对“快”要求高 对“稳”要求高 本章重点 常用术语、基本概念 基本控制方式 反馈控制系统的组成 控制系统分类 （着重掌握） 对控制系统的基本要求 由工作原理图绘制框图（着重掌握） 测量－发现偏差－纠正偏差 被控对象 被控量 控制装置 电加热炉 电加热炉的温度 热电偶、比较电路、放大电路、电动机 示意图 电加热炉 温度 比较 电路 给定 温度 被控对象 控制装置 热电偶 电机、 减速器 电压、功 率放大器 下列哪些系统是开环控制系统？哪些是闭环控制系统？ 有空调的屋子 全自动洗衣机 红绿灯系统 人骑自行车 2. 开环控制系统与闭环控制系统 闭环控制系统 开环控制系统 开环控制系统 闭环控制系统 开环控制系统 闭环控制系统 只有输入量对输出量产生控制 输入量对输出量产生控制 输出量也参与系统控制 抗扰动能力差 抗扰动能力强 正向通道 正向通道＋反向通道 稳定性分析比较容易 稳定性问题不易解决 3. 自动控制系统与人工控制系统 控制系统 ＝ ＋ 人工控制（手动控制）：由人对物理量进行控制 自动控制：在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或者装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动的按照预定的规律运行 控制装置 被控对象 4. 正反馈与负反馈 负反馈：反馈的信号与输入信号相减，使产生的偏差越来越小；反之，正反馈 反馈控制原理 利用 反馈并利用偏差进行控制 负 1. 基本结构 被控对象： 控制装置 测量元件：测量被控量 给定元件 比较元件：输入信号与反馈信号相比较，产生偏差信号 放大元件：偏差信号进行放大 执行元件：直接推动被控对象 校正元件：补偿元件，改善系统的性能 三. 反馈控制系统的基本组成 控制系统中被控制的设备、生产过程 2. 基本信号 输入信号：方块图的左端，r(t) 输出信号：被控量，方块图的右端，c(t) 反馈信号：b(t) 扰动信号：d(t) 偏差信号：输入信号与反馈信号之差e(t) 控制信号：u(t) 3. 典型方框图 被控 对象 反馈 校正元件 测量元件 执行 元件 放大 元件 串联 校正元件 给定 元件 - - 扰动 比较 元件 输出信号 控制信号 偏差信号 反馈信号 输入信号 主反馈 局部反馈 输入信号、输出信号、反馈信号 扰动信号、偏差信号、控制信号 电加热炉 人工控制 测量元件 比较元件 执行元件 人的眼睛 人的大脑 人的手 热电偶 比较电路 放大器 放大元件 减速器、电机 电加热炉 自动控制 四. 自动控制系统基本控制方式 1. 开环控制方式 控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制 按给定量控制方式组成 缺点：无自动修正偏差能力，抗扰动性差 优点：结构简单，成本低 输入量 输出量 扰动 按扰动补偿控制方式 优点：抗扰动性好，控制精度高 缺点：只适用于扰动可测量的场合 输出量 扰动 2. 闭环控制方式 按偏差进行控制的闭环方式 优点：抗扰动性好（无论可测不可测），控制精度高 缺点：稳定性不易解决 输入量 输出量 扰动 3. 复合控制方式 按偏差控制和按扰动控制相结合的控制方式 输入量 输出量 可测 扰动 不可测 扰动 1-2 自动控制系统示例 步骤： 分清楚基本信号、基本元件 理解工作原理 绘制方框图 典型自动控制系统 过程系统 随动系统 随动系统示例 定 义：任意操作和跟踪特殊系统 着重研究：被控量跟随的快速性和准确性 例：机械手位置随动系统的工作原理图如图所示。试简要分析系统的控制 原理，并画出系统原理方框图 任 务： 困 难： 被控 对象： 被 控 量： 给定元件： 测量元件： 比较元件： 执行元件： 1.分清楚基本信号、基本元件 机械手 角位置θc 指令转角θr 电位计，θc→uc 桥式连接， us= ur – uc 电机 ＋ 减速装置 控制机械手的角位置θc，跟随指令θr同步转动，θc(t)=θr(t) 实时性要求高（指令信号经常变化，事先无法确定） 1．若θc = θr，则ur = uc， us = 0 电机不动，系统处于平衡工作状态 2．若θr变大， us