自动控制原理简明教程163046.ppt

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1.1.3 反馈控制原理 1-2 自动控制系统示例 1.3 自动控制系统的分类 2 线性定常离散控制系统(m≤n) r:输入采样序列。 c:输出采样序列 总结:(1)、(2)线性系统具有齐次性、叠加性。 3 非线性控制系统(系数与变量有关) 本章小结 重要概念 反馈概念 开环控制、闭环控制、前向通道、反馈通道 自控系统的三个基本要求 4种典型的输入信号 自控系统的分类 * * 为了表明自动控制系统的组成以及信号的传递情况, 通常把系统各个环节用框图表示, 并用箭头标明各作用量的传递情况,下图便是电炉箱恒温自动控制系统的方框图。 方框图可以把系统的组成简单明了地表达出来, 而不必画出具体线路。 ●  给定量(参考输入):人为给定的并且要求系统输出量参照变化的外部指令信号,位于系统的输入端。给定量与期望的输出量之间一般存在着物理量纲转换关系。给定量可以是常值,也可以是随时间变化的已知函数或未知函数。 ●  被控量(输出量) :位于系统的输出端,被控对象中某个需要被控制的物理量,它与给定量之间存在一定函数关系。 ●  干扰(扰动信号):由某些因素(外部和内部)引起的、对系统被控量产生不利影响的信号。 常用名词术语 ● 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。若是从系统输出端到系统输入端,这种反馈称为主反馈;而其他反馈称为局部反馈。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。 ● 前向通道: 系统的给定量端(输入)到被控量端(输出)所经过的通路。 ● 偏差: 给定量与反馈量之差。 ● 误差: 系统输出量的实际值与期望值之差。系统期望值是理想化系统的输出,实际中很难达到。在单位反馈情况下,期望值就是系统的给定量,则误差就等于偏差。 ● 系统: 一些部件的组合,能完成一定的任务。系统的概念可以应用于抽象的动态现象。 将系统的输出信号引回输入端,与输入信号相比较,利用所得的偏差信号进行控制,达到减小偏差、消除偏差的目的。 ——构成闭环控制系统的核心 闭环(反馈)控制系统的特点 (1) 系统内部存在反馈,信号流动构成闭回路; (2) 偏差起调节作用。 负反馈原理 由于存在输出量反馈,使系统能在存在无法预计扰动的情况下,自动减少系统的输出量与参考输入量(或者任意变化的希望的状态)之间的偏差,故称之为反馈控制。 反馈本质——测量偏差,利用偏差,减少(乃至消除)偏差 (1) 给定元件:给出与期望的被控量相对应的系统输入量(即参据量)(如电位器)。 (2) 测量元件:由传感器与反馈网络组合而成,测量被控制的物理量(如速度)并将其转换为与给定量量纲相同的物理量(如测速发电机)。 (3) 比较元件:将所检测的被控量实际值与给定元件给出的参据量进行比较,确定两者间的偏差。 (4) 放大元件:对微弱的偏差信号进行放大,以驱动执行元件。 (5) 执行元件:直接驱动被控对象,使其被控量发生变化(如阀、电动机、马达)。 (6) 校正元件(补偿元件):用于改善控制系统的性能和品质。 被控对象:是指系统中被控制的设备或过程(如电机、电炉)。 1.1.4 反馈控制系统的基本组成 一个系统必然包含被控对象和控制装置,其中控制装置由具有一定职能的各种基本元件组成: 工作原理:根据被控量的反馈信息,即实际输出量,来修正控制装置对被控对象的控制作用,实现控制任务。 反馈控制系统原理框图 1.1.5 自动控制系统的基本控制方式 1. 反馈控制方式 反馈控制系统举例 闭环温度控制系统 闭环转速控制系统 电压放大器 功率放大器 测速发电机 负载 M M 减速器 温度 控 制器 热 电 偶 调压器 220V~    工作原理:在控制器和被控对象之间只有正向控制而没有反馈控制,即系统的输出量对控制量没有影响。 开环控制系统原理框图 2. 开环控制方式 开环控制系统举例 电 热 丝 加 热 炉 220v~ 调压器 开环温度控制系统 开环转速控制系统 功率放大器 负载 电 位 器 M 反馈控制系统的特点: 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。  工作原理:闭环控制与开环控制相结合的一种自动控制系统。在闭环控制的基础上,附加一个正馈通道,对干扰信号进行补偿,以达到精确的控制效果。 复合控制系统原理框图 3. 复合控制方式

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