自动控制的一般概念 .pptVIP

1.2.1开环控制系统定义如果系统的输出量与输入量间不存在反馈的通道，这种控制方式称为开环控制系统。控制器控制作用控制对象参考输入输出r(t)u(t)c(t)n(t)干扰*第30页，共50页，星期日，2025年，2月5日1.2.2反馈控制系统1反馈把取出的输出量送回输入端，并与输入信号相比较产生偏差信号的过程，称为反馈。若反馈的信号与输入信号相减，使产生的偏差越来越小，则称为负反馈；反之，则称为正反馈。能对输入量与输出量进行比较，并且将它们的偏差作为控制手段，以保持两者之间预定关系的系统，称为反馈控制系统。由于引入了被反馈量的反馈信息，整个控制过程成为闭合的，因此反馈控制也称为闭环控制。2反馈控制系统*第31页，共50页，星期日，2025年，2月5日3闭环控制 凡是系统输出信号对控制作用有直接影响的系统，都称为闭环系统。输入信号和反馈信号（反馈信号可以是输出信号本身，也可以是输出信号的函数或导数）之差，称为误差信号，误差信号加到控制器上，以减小系统的误差，并使系统的输出量趋于所希望的值，换句话说，“闭环”这个术语的涵义，就是应用反馈作用来减小系统的误差。*第32页，共50页，星期日，2025年，2月5日

图1-3闭环控制系统*第33页，共50页，星期日，2025年，2月5日1.2.3反馈控制系统的基本组成被控对象控制装置(由具有一定职能的各种基本元件组成)测量元件：其职能是测量被控制的物理量;给定元件：其职能是给出与期望的被控量相对应的系统输入量（即参据量）。比较元件：把测量元件检测的被控量实际值与给定元件给出的参据量进行比较，求出它们之间的偏差。放大元件：将比较元件给出的偏差进行放大，用来推动执行元件去控制被控对象。执行元件：直接推动被控对象，使其被控量发生变化。校正元件：亦称补偿元件，它是结构或参数便于调整的元件，用串联或反馈的方式连接在系统中，以改善系统性能。*第34页，共50页，星期日，2025年，2月5日用“○”号代表比较元件，“—”号代表两者符号相反，“+”号代表两者符号相同。信号沿箭头方向从输入端到达输出端的传输通路称前向通路；系统输出量经测量元件反馈到输入端的传输通路称主反馈通路。前向通路与主反馈通路共同构成主回路。此外，还有局部反馈通路以及由它构成的内回路。*第35页，共50页，星期日，2025年，2月5日1.2.4闭环与开环控制系统的比较闭环控制系统的特点偏差控制，可以抑制内、外扰动对被控制量产生的影响。精度高、结构复杂，设计、分析麻烦。开环控制系统的特点顺向作用，没有反向的联系，没有修正偏差能力，抗扰动性较差。结构简单、调整方便、成本低。*第36页，共50页，星期日，2025年，2月5日自动控制的一般概念第1页，共50页，星期日，2025年，2月5日第1章

绪论*第2页，共50页，星期日，2025年，2月5日第一节自动控制系统的一般概念自动控制就是在没有人直接参与的条件下，利用控制器使被控对象(如机器、设备和生产过程)的某些物理量(或工作状态)能自动地按照预定的规律变化(或运行)。*第3页，共50页，星期日，2025年，2月5日历史的回顾J.C.Maxwell：控制理论的源头以反馈控制为其主要研究内容的自动控制理论的历史，若从目前公认的第一篇理论论文,J.C.Maxwell在1868年发表的“论调节器”算起，至今不过一百多年。然而控制思想与技术的存在至少已有数千年的历史了。*第4页，共50页，星期日，2025年，2月5日维纳：控制学科的鼻祖1933年任美国国家科学院院士，1948年他发表了划时代的著作《控制论》。控制论的基本含义是：现代的自动机器和人都是由感觉装置(器官)、动作装置(器官)、传递信息的系统(神经系统)所组成的一种系统。自动机器和人都是在接收、处理、传递和存贮信息，并利用信息去完成动作，实现与外界的联系。在系统工作中，反馈控制给定控制信号使动作装置(器官)动作。动作结果由感觉装置(器官)检测出来，并反馈回去与给定信号相比较。如果比较有偏差，偏差信号会继续控制动作装置(器官)动作，直到偏差信号消失为止。*第5页，共50页，星期日，2025年，2月5日从水钟（刻漏)谈起具有反馈控制原理的控制装置在古代就有了。这方面最有代表性的例子当属古代的计时器“水钟”(在中国叫作“刻漏”，也叫“漏壶”)。据古代锲形文字记载和从埃及古墓出土的实物可以看到，巴比伦和埃