自动控制之第1章.pptVIP

第一章 绪论 第一章 绪论 第一节 自动控制的一般概念 自动控制就是要人不直接参与的条件下，利用控制器使被控制的对象（如生产设备、生产过程）的某些物理量（或工作状态）能自动地按规定的规律变化（或运行）。 如： 第二节 开环控制与闭环控制 图中 开环控制 该系统自动调节的过程 第三节 自动控制系统的分类 三种常用的分类方法 连续控制系统和离散控制系统 第四节 对控制系统性能的要求和本课程的任务 控制系统的性能一般从以下三方面来评价 * * * * 第一章 绪论 自动控制理论 普通高等教育“九五”部级重点教材 电网的电压与频率自动地保持不变。 金属切割机床的速度在电压变化或负载变化时能自 动保持不变 自动控制理论 被控物理量：温度、压力、流量、电压、转速、位移和力等 一、液位控制系统 人工控制 测量实际液面的高度ｈ1 -------用眼 实际液面高度h1与希望液面高度ｈ0相比较 -------用脑 按比较的结果，即液面高度偏差的正负去决定控制动作 -------用手 图1-1水池液面控制系统 水池液面控制如图1-1所示。 自动控制理论 自动控制 人工控制中有三种职能作用：测量、比较和执行，而在 自动控制系统中也必须有这三种，如图1-3所示。 液位控制系统由以下五部分组成。 图1-2 液面人工控制系统的方框图 液面人工控制系统的方框图如图1-2所示。 自动控制理论 图1-3 液面自动控制系统 被控对象-----水池 测量元件-----浮子 比较机构-----浮子的希望位置与实际位置之差 放大机构-----提高系统的控制精度 执行元件-----驱动被控对象，以改变被控制的量 自动控制理论 图1-5 液面自动控制系统的方框图 为了控制系统的表示简单明了，控制工程中一般用方框 图表示系统的各个组件，组件的基本组成单元如图1-4所示， 其中图a）为引出点，图 b）为比较点，图 c）部件的框图。 图1-4 控制系统框图的基本组成单元 故液位自动控制系统也可用图1-5来表示。 自动控制理论 直流随动如图1-6所示。 二、随动控制系统 图1-6 直流随动系统的原理图 自动控制理论 图1-7 直流随动系统的方框图 图1-6直流随动系统是用一对电位器作为位置的检测元 件，它们分别把系统的输入与输出的位置信号转换成与之 成比例的电信号，并进行比较。其控制系统的方框图如图 1-7所示。 自动控制理论 自动控制理论 自动控制框图的一般形式 自动控制系统的框图 r(t)-----系统的参考输入(简称输入量或给定量) c(t)-----系统的被控制量(又简称输出量) b(t)-----系统的主反馈量 e(t)-----系统的误差 e(t)＝ r(t)－ b(t) d(t) -----系统的干扰,它是一种对系统输出产生不利的信号 给定环节-----产生参与输入信号的元件 如:电位器、旋转变压器等 控的控制信号 支控制被控的对象制器-----其输入是系统的误差信号,经 变换或相关的运算后,产生期望 被控对象-----系统控制的对象,其输入量是控制器的输出,输出量就是被 控量 反馈环节-----将被控制量转换为主反馈信号的装置,这个装置一般为检测元件 自动控制理论 自动控制理论 如果系统的输出量没有与参考输入相比较,即系统的输出与输入间不存在 着反馈的通道,这种控制方式叫开环控制 开环控制的优缺点 　结构简单，所用元器件少 　系统没有抗扰动功能，因而大限制了系统的应用范围 闭环控制 若把系统的被控制量反馈到它的输入端，并与参考输入相比较，这种控制方式叫闭环控制。相应的系统称为闭环控制系统 闭环控制的优点 　自动地消弱或清除来自系统内部或外部扰动对被控制量的影响 自动控制理论 闭环直流调速系统 自动控制理论 自动控制理论 线性控制系统和非线性控制系统 　若组成控制的元件都具有线性特性则称这种系统为线性控制系统 　若在控制系统中有一个以上的元件具有非线性则称这种系统为非线性控制系统 特点： 　不具有比例性，也不适用叠加原理