第1章控制工程基础新.pptVIP

武汉理工大学第1页，共26页，星期日，2025年，2月5日教材及参考书教材：[1]容一鸣·控制工程基础·北京理工大学出版社，2010、2参考书：[2]杨振中，张和平·控制工程基础·北京大学出版社，2007、8[3]杨叔子·机械工程控制基础·华中科技大学出版社，2002、8[4]胡寿松·自动控制原理·国防工业出版社，2001、3[5]HuangAnyi·FundamentalsofMechanicalControlSystems·武汉理工大学出版社，2004、7[6]黄忠霖·控制系统MATLAB计算及仿真·国防工业出版社，2001、11第2页，共26页，星期日，2025年，2月5日本章主要内容:1.1绪论1.2控制系统的工作原理及其组成1.3控制系统的分类1.4控制系统的基本要求1.5课程基本内容第一章控制系统的基本概念重点：控制系统的工作原理及基本组成。难点：确定系统的输入量和输出量，寻找反馈通道。第3页，共26页，星期日，2025年，2月5日第一章控制系统的基本概念§1.1绪论控制理论是研究各种控制系统共同存在的控制规律的一门技术科学。它是一门方法论学科。控制理论是自动控制、电子技术、计算机科学等多种学科相互渗透的产物。1948年，N.维纳发表了著名的《控制论》，它基本形成了经典控制理论。1954年，我国科学家钱学森在美国运用控制论的思想和方法，首创了工程控制论，把控制理论推广到工程领域，奠定了工程控制论这一技术科学的基础。第4页，共26页，星期日，2025年，2月5日一、系统（System）的定义:系统是由若干相互作用和相互依赖（联系）的事物组合而成的具有特定功能的整体（集合）。对于实际应用来说，系统一般可以定义为任何一组存在某种因果关系的物理元件。系统x1x2…x3y1y2…y3原因称为激励或输入；效果叫做响应或输出。通常，输入和输出都是物理变量，例如，温度、压力、液位、电压、位移、速度等。第5页，共26页，星期日，2025年，2月5日系统构成的三要素物质能量信息构成系统的形体系统的运动离不开能量信息则是系统的灵魂LCRu0(t)ui(t)tu0(t)第6页，共26页，星期日，2025年，2月5日二、控制及自动控制控制的本意:按照预先给定的目标，改变系统行为或性能的操作或方法。〇人工控制：控制的任务由人来完成，称为人工控制。〇自动控制：在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器）,使机器、设备或生产过程（被控对象）的某个工作状态或参数（即被控量）自动地按照预定的规律运行。第7页，共26页，星期日，2025年，2月5日§1.2控制系统的工作原理及其组成一、恒温箱的人工控制1[动态过程]1.观测恒温箱内的温度（被控制量）22.与要求的温度（给定值）进行比较得到温度偏差的大小和方向33.根据偏差大小和方向调节调压器，控制加热电阻丝的电流以调节温度回复到要求值。第8页，共26页，星期日，2025年，2月5日[实质]检测偏差再纠正偏差。实际温度希望温度大脑调压器恒温箱温度计手眼睛人参入控制：（1）眼睛观测温度；（2）大脑比较；（3）手操作调压器。第9页，共26页，星期日，2025年，2月5日二、恒温箱的自动控制第10页，共26页，星期日，2025年，2月5日给定信号电压功率放大器电动机减速器调压器恒温箱(控制对象)热电偶?u1u2?uuanvu温度t(被控量)扰动恒温箱自动控制系统功能框图（1）恒温箱实际温度由热电偶转换为对应的电压u2（2）恒温箱期望温度由电压u1给定，并与实际温度u2比较得到温度偏差信号?u=u1-u2（3）温度偏差信号经电压、功率放大后，用以驱动执行电动机，并通过传动机构拖动调压器动触头。当温度偏高时，动触头向减小电流的方向运动，反之加大电流，直到温度达到给定值为止，此时，偏差?u=0,电机停止转动。第11页，共26页，星期日，2025年，2月5日三、控制系统的工作原理（1）检测输出量（被控制量）的实际值；（2）将输出量的实际值与给定值（输入量）进行比较得到偏差信号；（3）用偏差值产生控制调节作用去消除偏差，使得输出量维持期望的输出。四、反馈的概念反馈（Feedback)：取出输出