第一章节控制系统一般概念幻灯片.pptVIP

3. 磁悬浮列车控制系统 磁悬浮列车是一种依靠电磁场特有的“同性相斥”的特性将车辆托起，使整个列车悬浮在铁轨之上，利用电磁力进行导向，并利用直线电机将电能直接转换为推进力，来推动列车前进 。 飞行器控制系统是指驾驶员（或自动控制装置）通过对飞行器的副翼、升降舵、方向舵等装置的操纵，控制飞行器的俯仰、横滚和偏航等姿态的所需软硬件的有机整体。 方向舵 副翼 升降舵 典型飞机俯仰角控制系统结构图 4. 飞行控制系统 水温调节系统方框图 5. 水温调节系统 ６．宏观经济系统 从20世纪60年代开始，控制论逐步应用到经济领域，形成经济控制论。一些典型的经济现象，如生产、消费、货币、利润、成本、税收、贸易、信贷、库存、销售等，可按其表现范围和结构差异分为宏观经济和微观经济。一般地，国家或省市等的国民经济称为宏观经济，企业级的经济称为微观经济。 国民经济的反馈控制系统 7．天宫一号与神八对接 天宫一号 神八 天宫神八 一吻定江山 ---这些天，“天宫一号”一直撩动着大家的神经。因为按照既定计划，“天宫一号”很快就要升空了。在“天宫一号”之后，神舟八号也将飞赴太空，与“天宫一号”交会对接。有关专家表示，如果首次交会对接成功，将意味着我国成为继美国、俄罗斯后，第三个独立掌握航天交会对接技术的国家。因此，天宫与神八这次太空中的亲密接触，不仅为我国建立空间站打下基础，也奠定了中国载人航天技术在世界上的一席之地，可谓“一吻定江山”。 交会对接最怕“追尾”--- 航天专家、《国际太空》杂志执行主编庞之浩指出，“交会对接”是举世公认的航天技术瓶颈，在国外载人航天活动早期，航天器在空间交会对接过程中就曾失败。在太空中的空间实验室和飞船都是高速运行的，时速达到28000公里以上，要让它们的距离保持在1米左右，非常不容易，在对接过程中，如果计算不准，就可能发生飞船相撞事故。去年俄罗斯飞船在与国际空间站交会对接时，就没有第一次成功，而是在经历了一次失败后，第二次完成了任务。庞之浩介绍说，“交会对接”中最令人挠头的就是“追尾”了。在有人控制的情况下，一般发生重大追尾事故的概率要低，而在没有航天员的情况下，就要靠地面引导和自动控制了。 1.7 自动控制系统的基本要求 为了实现自动控制的基本任务，必须对系统在控制过程中表现出来的行为提出要求。对控制系统的基本要求，通常是通过系统对特定输入信号的响应来满足的。 而这些特殊信号为： a、电动机调速系统，要求转速是恒定的，即常值信 号； b、温度控制系统中，要求温度是恒定的； c、液位控制系统中，要求液位是恒定的； d、雷达跟踪系统中，要求及时准确地跟踪目标 …… 1 +△ 1 -△ ts tp tr 阶跃输入是变化最剧烈，对系统最不利的外作用，如果系统在阶跃函数作用下能满足自动控制任务。那么，系统在其它缓慢变化的外作用下更能满足要求。所以，常选用阶跃函数作为典型输入来研究系统的性能。 △0 1. 对系统性能的基本要求 阶跃响应的某些特征值，就是性能指标，可以统一评价系统的性能。总的来说，希望实际的调节过程尽可能接近于理想的调节过程。工程上把它归结为稳、准、快三个方面. 稳定性 指系统重新恢复平稳状态的能力，即过渡过程收敛情况。 快速性 指过渡过程进行的时间长短。 曲线1要反复振荡才能达到稳态值，过渡过程持续时间很长。 曲线2要经长时间的缓慢爬升才能到稳定值，系统响应迟 钝，过渡过程时间也很长，快速性都不好。 曲线5快速趋于稳定，即稳且快，与理想的调节过程偏差最小。 曲线1、2、5最终趋于平衡状态，这类系统是稳定的。 曲线3振荡发散，4单调发散,这类系统的过渡过程随时间的推移而发散，无法正常工作，不稳定。 稳定性是对控制系统的最基本要求! 准确性 指过渡过程结束后稳态误差越小越好。 稳态误差：指过渡过程结束后，也就是进入稳态过程后，希望的输出量与实际输出量之间的误差，是恒量系统稳态精度的重要指标。 对性能指标的要求，不同系统有不同侧重点： 卫星轨道定位－准确性 雷达瞄准系统－快速性、准确性 社会经济系统－稳定性 1.8 系统典型输入信号 为了能对不同的控制系统的性能用统一的标准来恒量，通常 需要选择几种典型的外输入信号，这些信号往往有一定的工 程背景。如，某窑炉检修后，炉内温度从环境温控上升到工作 温度1100°C时的升温曲线为折线所示，若直接按虚线升温， 则会 造成耐火材料的损坏。 a. 阶跃函数 数学表达式 图形 R 0 t r(t) 表示在t=0时刻出现了幅值为R的跳变，是非常不利的外作用。 R=1时的阶跃函数叫单位阶跃函数，常用1(t)表示。 常