自动控制原理第一章 控制系统导论.pptVIP

《自动控制原理》主要内容 第一章 控制系统导论 第二章 控制系统的数学模型 第三章 线性系统的时域分析法 第四章 线性系统的根轨迹法 第五章 线性系统的频域分析法 第六章 线性系统的校正方法 第七章 线性离散系统的分析[MATLAB工具] 第八章 非线性控制系统分析 已知铀235原子核在一个中子的撞击下，可发生核裂变反应，放出大量的能量，同时释放大约2.5个中子，放出的中子有可能再与铀235原子核发生核反应，这就是所谓核裂变的链式反应。 1. 给定信号的形式 恒值系统 / 随动系统 2. 按系统是否满足叠加原理 线性系统 / 非线性系统 3. 按系统参数是否随时间变化 定常系统 / 时变系统 4. 按信号传递的形式 连续系统 / 离散系统 5. 按输入输出变量的多少 单变量系统 / 多变量系统 开环和闭环控制系统的特点 1. 开环系统 结构简单，稳定性好，容易设计和调整以及成本较低的优点，对那些负载恒定，扰动小，控制精度要求不高的实际系统，是有效的控制方式。 2. 闭环系统 由于增加了检测装置和反馈环节，结构较复杂，成本有所增加；但它提高了系统的控制精度和抗干扰能力。 根据给定参考输入信号分类 连续时间系统 离散时间系统 分类小结 图1.13 稳定性示意图 稳定性示意图 2.快速性(rapidness) * 要求自动控制系统的过渡过程尽量短暂，输出尽快平稳地跟踪上输入的变化。 通常在时域中给出瞬态响应指标来衡量快速性。常用单位阶跃信号作用下，系统输出的超调量 ，上升时间 ，峰值时间 ，过渡过程时间（或调整时间） 和振荡次数N 等指标表示。 * 当过渡过程结束后，要求输出量最终应准确地达到希望值，否则将产生稳态误差。 准确性指标有稳态误差和稳态误差系数，指稳定系统在完成过渡过程后的稳态输出偏离希望值的程度。 3.准确性(accuracy) 响应动作要快 动态过程 平稳 跟踪值要准确 二、典型外作用 * 1、 阶跃函数 在工程实践中，自动控制系统承受的外作用形式多种多样，对不同形式的外作用，系统被控量的变化情况（即响应）各不相同，为了便于用统一的方法研究和比较控制系统的性能，通常选用几种确定性函数作为典型外作用。比如：阶跃、斜坡、脉冲、正弦函数等。 阶跃函数的数学表达式为 * 幅值R＝1的阶跃函数，称单位阶跃函数，用1(t)表示，幅值为R的阶跃函数便可表示为f(t)＝R· 1(t) 。在任意时刻t0出现的阶跃函数可表示为f(t- t0)＝R· 1(t- t0) 。 阶跃函数是自动控制系统在实际工作条件下经常遇到的一种外作用形式。如电源电压突然跳动等。在控制系统的分析设计工作中，一般将阶跃函数作用下系统的响应特性作为评价系统动态性能指标的依据。 2、斜坡函数 斜坡函数的数学表达式为 3、脉冲函数 * 定义为 4、正弦函数 * f(t) φ 正弦函数是控制系统常用的一种典型外作用，很多实际随动系统就是常在这种正弦函数外作用下工作的。例如，舰船的消摆系统、稳定平台的随动系统等，就是处于形如正弦函数的波浪下工作的。 数学表达式为 前向通路 反馈 通路 记住这个结构，并用于思维。 * * * * gsb gy * gsb gy * * * * * * * * * 2、开环控制 * 1) 按给定量控制的开环控制系统 没有自动修正偏差的能力，抗扰动性较差。 2) 按扰动控制的开环控制系统 指控制器与控制对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程。特点是系统的输出量不会对系统的控制作用发生影响。开环控制系统可以按给定量控制方式组成，也可以按扰动控制方式组成。 3、复合控制 * 把按偏差控制与按扰动控制结合起来，对于主要扰动采用适当的补偿装置实现按扰动控制，同时，再组成反馈控制系统实现按偏差控制，以消除其余扰动产生的偏差，即复合控制。 1-2 自动控制系统示例 * * 例1-1 水箱水位控制系统 * * 系统原理方块图 * 被控对象： 被控量： 控制装置： 检测元件： 水箱水位控制系统 水箱 水箱水位 杠杆 浮球 * 例1-2 带钢连扎机架轧辊转速控制系统 * 连轧机在轧钢过程中，通过各机架的带钢必须保持秒流量相等，否则将出现拉钢或叠钢，影响产品质量或造成故障。这就要求各机