机械工程控制原理 第1章 自动控制系统的基本原理.pptVIP

材料成型控制工程基础 制作：于有生 第1章 自动控制系统的基本原理 一.控制系统的工作原理 2.自动控制的恒温控制箱 控制策略： 经过电压、功率放大器放大后去控制执行电机的旋转速度和方向， 3.焊接电弧自动调节系统 弧长l与电弧电压Uf 成正比,即Uf＝El 二、开环控制系统与闭环控制系统 1．开环控制系统 * * 武汉理工大学材料学院 目 录 课程简介 武汉理工大学材料学院 第一章 绪 论 第二章 系统的数学模型 第三章 时间响应分析 第四章 频率特性分析 第五章 系统的稳定性 第六章 系统的性能指标与校正 第七章 离散系统分析 1.人工控制的恒温控制箱 （1）观察由测量元件(温度计)测出 的 恒温箱的温度(被控制量)。 （2）与要求的温度值(给定值)进行较，得出偏差的大小和方向。 （3）根据偏差的大小和方向再进行控制。 （4）当温箱温度高于所要求的给定值，就移动调压器触头将电流减少，使炉温降到正常范围内;若低于给定的温度，则移动调压器触头将电流增加，使温度升到正常范围。 人工控制的过程就是测量、求偏差、再控制以纠正偏差的过程 检偏纠偏 1.1 自动控制系统的基本概念 武汉理工大学材料学院 （1）给定信号u1 （2）反馈（测量）信号u2 （3）偏差信号 比较 △u=u1﹣u2 Δu﹥0时：箱内温度偏低，使调压器增加输出电压，加大加热电流 Δu﹤0时：箱内温度偏高，减小加热电流， 直到温度达到给定值为止，Δu=0，电机停止 武汉理工大学材料学院 l If Uf 送丝滚轮 下 降 特 性 弧 焊 电 源 Ud 送丝电动机 直 流 电 机 驱 动 系 统 ΔUf = Ugl－mUf Ugl mUf 偏差信号放大、 变换、功放等 给定弧长（给定量或设定值）Ugl 实际弧长（检测量或反馈量）mUf 弧长偏差⊿U= Ugl﹣mUf 控制策略： ⊿U﹥0, 实际的弧长太短，增加送丝速度 ⊿U﹤0, 实际的弧长太长，减小送丝速度 直到⊿U = 0, 送丝速度保持不变 武汉理工大学材料学院 自动控制：在没有人的直接参与下，通过控制器使被控对象或过程按照预定的规律进行。 自动控制系统：由控制器和被控对象组成，能够实现自动控制任务的系统。 被控制量：按规定的任务需加以控制的物理量，也称系统的输出量。 控制量：要求被控制量按规定的规律变化而加给系统的输入量，也称控制输入或给定量。 反馈：将系统的输出量反送到系统的输入端，并与输入量进行比较，这个反送到系统输入端的信号成为反馈信号。 正反馈：ei=xi + kyi 负反馈：ei=xi﹣kyi 武汉理工大学材料学院 系统的输出端和输大端之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影响时，这样的系统就称为开环控制系统。 根据控制信号的大小和方向来控制负载转速的大小和方向。控制信号通过放大器放大，输出电一电流给电液伺服阀，伺服阀就输出一定流量供给液压马达带动负载以一定的转速运动。 当负载力矩增加时，由于阀的流量随负载压力的增加而减小，以及液压系统内漏损增加等原因，就会造成液压马达转速的降低.因没有反馈比较，没办法自动校正输出量到给定值，开环系统精度降低. 武汉理工大学材料学院 2．闭环控制系统 凡是系统的输出端与输大端间存在反馈回路，即输出量对控制作用能有直接影响的系统，叫做闭环系统。所以，反馈系统也就是一个闭环控制系统。换句话说“闭环”的含意，就是应用反馈作用来减小系统的误差，。 如果对开环控制系统引人反馈回路，即用测速发电机直接检测被控制量(负载转速)，然后反馈到输入端就构成了闭环控制系统。 武汉理工大学材料学院 3．闭环与开环控制系统比较 闭环系统的优点是采用了反馈，因此对外扰动和系统内参数的变化引起的偏差能够自动地纠正。这样就可以采用精度不太高而成本比较低的元件组成一个精确的控制系统。而开环系统却相反，因为没有反馈，故没有纠正偏差的能力，外扰动和系统内参数的变化将引起系统的精度降低 从稳定性的角度看，开环系统比较容易建造，结构也比较简单，因为开环系统稳定性不是重要问题，而闭环系统不然，稳定性始终是一个重要问题.因为参数如果选得不适当，将会造成系统振荡，甚至使系统完全失去控制。 武汉理工大学材料学院 三、反馈控制系统的基本组成 控制元件：主要用于产生控制信号。引起控制信号变化的原因则称为控制作用。 反馈元件：产生与被控制量有一定函数关系的反馈信号。 比较元件：用来比较控制信号和反馈信号并产生反映两者差值的偏差信号的元件。