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自动控制理论 自动控制理论 西南科技大学 信息工程学院 自动控制概论 第一页，共二十二页，2022年，8月28日 第1章 自动控制绪论 控制系统的基本概念 控制系统的基本方式 控制系统的分类 对控制系统的基本要求 主要内容： * * 第二页，共二十二页，2022年，8月28日 1.1 自动控制系统的基本概念 自动控制 　 在没有人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定的规律运行。 自动控制系统 是指能够对被控对象的工作状态进行自动控制的系统，它由被控对象和控制装置组成。 * * 第三页，共二十二页，2022年，8月28日 1.1 自动控制系统的基本概念 控制系统的基本组成 1、测量元件：传感器 2、比较元件：对控制量与参考输入量进行比较，多和测量 或放大元件结合在一起 3、放大元件：使微弱信号具有足够的幅值和功率 4、执行元件：接受偏差信号的控制产生动作，改变控制量 5、校正元件：用于消除或减弱系统在控制过程中产生的震 荡 * * 第四页，共二十二页，2022年，8月28日 反馈控制系统基本组成 扰动 测量变送 给定环节 比较环节 放大变换 执行机构 被控对象 串联校正 反馈 校正 反馈信号 参考 输入 偏差 控制量 被控量 输出 - + - 给出与期望的输出相对应的系统输入量，是一类产生系统控制指令的装置（或软件界面） 为改善系统的动态和静态性能特性而附加的装置，其参数可灵活调整。工程上称为调节器或控制器。 将比较微弱的偏差信号加以放大，以足够的功率来推动执行机构或被控对象 其职能是直接推动被控对象，使其被控量发生变化。常见的执行元件有阀门，伺服电动机等 用来检测被控量的实际值。测量变送环节一般也称为反馈环节。 通常是一个设备、物体或过程（一般称任何被控制的运行状态为过程），其作用是完成一种特定的操作。它是控制系统所控制和操纵的对象，它接受控制量并输出被控量。 其作用是把测量元件检测到的实际输出值与给定环节给出的输入值进行比较，求出它们之间的偏差。常用的电量比较元件有差动放大器、电桥电路等。 1.1 自动控制系统的基本概念 * * 第五页，共二十二页，2022年，8月28日 1.1 自动控制系统的基本概念 * * 第六页，共二十二页，2022年，8月28日 被控量：即系统的输出，是一种被测量和被控制的量值或状态。 控制量：控制量也称操纵量，是一种由控制器改变的量值或状态，它将影响被控量的值。通常，被控量是系统的输出量。控制意味着对系统的被控量的值进行测量，并且使控制量作用于系统，以修正或限制测量值对期望值的偏离。 参考输入：是人为给定的，使系统具有预定性能或预定输出的激发信号，它代表输出的希望值。故又称为给定输入、给定值、期望输出等。 名词术语： 1.1 自动控制系统的基本概念 * * 第七页，共二十二页，2022年，8月28日 反馈：将系统（或环节）的输出量经变换、处理送到系统（或环节）的输入端，称为反馈。 偏差：给定输入量与主反馈量之差。 误差：是指系统输出量的实际值与希望值之差。系统希望值是理想化系统的输出，实际上很难达到，因而用与控制输入量有一定比例关系的信号来表示。在单位反馈情况下，希望值就是系统的输入量，误差量就等于偏差量。 扰动：扰动是一种对系统的输出量产生不利影响的信号。如果扰动产生在系统的内部，称为内部扰动；反之，当扰动产生在系统的外部时，则称之为外部扰动。外部扰动也是系统的输入量。 1.1 自动控制系统的基本概念 * * 第八页，共二十二页，2022年，8月28日 1.2 自动控制的基本方式 开环控制（信号单向流动） 控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制。 开关闭合后，不同的输入电压 u 对应于不同的温度 t。 * * 第九页，共二十二页，2022年，8月28日 1.2 自动控制的基本方式 输入量 输出量 典型开环控制的方框图 控制装置 被控 对象 扰动 输出量 受控对象 控制装置 (电源) 输入量 (温度) 扰动量 开关 电炉恒 温箱 加热电 阻丝 炉温开环控制系统方框图 * * 第十页，共二十二页，2022年，8月28日 1.2 自动控制的基本方式 控制方式： 按给定值操纵。信号由给定值至输出量单向传递。一定的给定值对应一定的输出量。系统的控制精度取决于系统事先的调整精度。对于工作过程中受到的扰动或特性参数的变化无法自动补偿。结构简单，成本低廉，多用于系统结构参数稳定和扰动信号较弱的场合。 开环控制系统特点： 信号从输入到输