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连续与离散控制系统(刘长英)第一章绪论课件

吉林大学 连续与离散控制系统 仪器科学与电气工程学院 讲授人:刘长英 第一章 绪论 1-2 自动控制系统结构原理及基本要求 基本概念 自动控制 自动控制系统 控制器 被控对象 输入量 输出量 扰动 基本概念 基本概念 自动化的发展简史 自动化的发展简史 自动化的发展简史 自动化的发展简史 自动化的发展简史 自动控制系统(应用举例) 自动控制系统(应用举例) 自动控制系统(应用举例) 自动控制系统(应用举例) 控制系统组成 控制系统组成 控制系统组成 自动控制系统基本组成 自动控制系统基本组成 例 自动控制温度系统 自动控制系统基本组成 例 火炮自动跟踪系统 — “火炮打飞机” 1-3 控制系统分类及特点 开环控制系统 开环控制系统 开环控制系统 例 车床开环控制系统 闭环控制系统 闭环控制系统 闭环控制系统 复合控制系统 控制系统按照控制规律分类 控制系统按照控制规律分类 控制系统按照控制规律分类 控制系统按照控制规律分类 控制系统按照控制规律分类 控制系统按照控制规律分类 闭环控制:是指控制器与控制对象之间既有顺向作用又有反向 联系的控制过程。 输出影响输入,所以能削弱或抑制干扰; 低精度元件可组成高精度系统; 因为可能发生超调,振荡,所以稳定性很重要。 主要特点: 反馈控制,反馈按反馈极性的不同分成两种形式:正反馈,负反馈。我们所讲述的反馈系统如果无特殊说明,一般都指负反馈。 控制方式: 控制器 被控制 对象 输入量 输出 量 闭环控制 典型方框图 扰动 闭环控制系统 例 车床闭环控制系统 在控制系统中将两者结合起来,既有开环控制又有闭环控制。 复合控制: 集中开环和闭环优点。 控制特点:  程序和顺序控制  PID控制  最小拍控制  复杂规律的控制  智能控制 1. 计算机检测与操作指导系统 2. 直接数字控制(direct digital control, DDC)系统 3. 计算机监督控制系统(supervisory computer control, SCC) * * 概述 自动控制理论是研究关于自动控制系统组成、分析和设计的一般性理论,是研究自动控制共同规律的技术科学。学习和研究自动控制理论是为了探索自动控制系统中变量的运动规律和改变这种运动规律的可能性和途径,为建立高性能的自动控制系统提供必要的理论根据。 基本概念 自动化发展简史 自动控制系统应用举例 自动控制系统结构 自动控制系统分类 自动控制:指在脱离人的直接干预下,利用控制 器(控制装置)根据输入量使被控对象和过程自动地按照预期的规律运行的控制过程。 自动控制系统:是由控制装置和被控对象所组成,它们以某种相互依赖的的方式组合成为一个有机整体,并对被控对象进行自动控制。 控制器:对被控对象起控制作用装置的总体。 被控对象:要求实现自动控制的机器,设备或生产过程。 输出量:表现于控制对象或系统输出端,并要求实现自动控制的物理量。 输入量:作用于控制对象或系统输入端,并可使系统具有预定功能或预定输出的物理量。 扰动:所有妨碍控制量对被控量按要求进行正常控制的因素,称为干扰量或扰动量。 自动化的发展简史 自动计时漏壶 用一个在壶底或靠近底部凿有小孔的盛水工具,利用孔口流水使铜壶的水位变化来计算时间。 柏拉图是第一个借助漏壶制成闹钟的人。他把下面的圆筒挂起来,使它可以旋转,过一定的时间,圆筒便翻倒,把水倒出,水又流往一个哨管,水流的冲击造成的气流使哨管吱吱作响。每隔同样的时间,柏拉图的闹钟便准时地“吹响”,催促着这位伟大哲学家的学生去上课。 公元132年张衡研制的候风地动仪 候风地动仪是世界上第一架测验地震的仪器,用精铜制成,直径2.7米,其外形像一个大型酒樽。在樽的外面相应地设置8条口含小铜珠的龙,每个龙头下面都有一只蟾蜍张口向上。如果发生较强的地震,地动仪里面的都柱因受到震动而失去平衡,这样就会触动八道中的一道,使相应的龙口张开,小铜珠即落入蟾蜍口中,由此便可知道地震发生的时间和方向。 公元235年马钧研制出能自动指示方向的指南车 1788年英国Watt发明的控制蒸汽机速度的离心式调速器 1913年美国建成最早的汽车装配流水线 1952年美国MIT研制出第一台数控机床 1954年第一台工业机器人 1981年美国“哥伦比亚”号航天飞机首次发射成功 装配机器人 汽车自动焊接生产线 自动立体仓库 自动搬运车 注塑机 月球车 机器人足球比赛 1 2 3 控制系统组成:输入部分、控制系统部分及输出部分。 数学角度 研究的是输入与输出之间的映射关系。 物理角度 研究的是特定激励作用下的系统响应变化情况;

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