自动化讲义第02讲_第一章_2.ppt

自动控制原理 ——控制系统导论授课人：李会军 内容回顾 自动控制系统一般分为以下三种方式： 开环控制方式：控制装置与被控对象之间只有顺向作用，没有反向联系的控制过程； 反馈控制方式：也称闭环控制方式，与开环控制方式相对应，是自动控制系统应用最广泛的控制方式，是自动控制原理最主要的研究对象； 复合控制方式：反馈控制方式中的一种，在控制过程中既包含扰动控制，又包含偏差控制，在过程控制中应用最为广泛。 内容回顾 反馈控制系统结构框图 反馈控制系统示例 水箱液位自动控制系统 反馈控制系统示例 水箱液位自动控制系统的过程 控制目的：保持水箱中液位恒定为H； 系统条件：为了使系统简化，假设流出阀门Q2的开度保持恒定，即流出速度恒定(即只有一个控制量，属于单输入单输出控制系统)；如果流出阀门Q2的开度也可调，控制系统会更加复杂(即有两个控制量，属于多输入单输出控制系统)； 控制过程：首先通过浮子检测水箱中的真实液位，然后和设定值H相比较，最后根据比较结果，增大或减小流入阀门的阀门开度； 反馈控制系统示例 水箱液位自动控制系统的元件作用 给定元件：水箱液位H； 测量元件：浮子 被控对象：单容水箱 自动控制系统示例 炉膛温度自动控制系统 自动控制系统示例 炉膛温度自动控制系统的过程 控制目的：保持加热炉中的炉膛温度恒定为T； 系统条件：假设煤气流速保持不变； 控制过程：首先通过热电偶检测炉膛中的真实温度，然后和设定值T相比较，最后根据比较结果，增大或减小煤气控制阀门的阀门开度； 自动控制系统示例 炉膛温度自动控制系统的元件作用 给定元件：给定电位计； 测量元件：热电偶 执行元件：电动机 放大元件：放大器 被控对象：加热炉 自动控制系统示例 恒温炉温度自动控制系统 自动控制系统示例 恒温炉温度自动控制系统 控制目的：保持恒温炉中的炉膛温度恒定； 系统条件：假设调压器的外部电压保持220V不表； 控制过程：首先通过热电偶检测炉膛中的真实温度，然后和设定值相比较，最后根据比较结果，增大或减小调压器的电压； 自动控制系统示例 恒温炉温度自动控制系统的元件作用 给定元件：给定电位计； 测量元件：热电偶 执行元件：电动机 放大元件：放大器 被控对象：恒温炉 自动控制系统的分类 根据数学模型的不同，自动控制系统可分为： 线性控制系统 非线性控制系统 根据数据的呈现方式不同，自动控制系统可分为： 连续控制系统 离散控制系统 根据参数是否发生变化，自动控制系统可分为： 定常控制系统 时变控制系统 本课程的主要研究对象：线性定常控制系统 自动控制系统的分类 线性连续控制系统 线性连续控制系统可用线性微分方程表示如下： 其中， 是被控量， 是输入量； 系数 为常数时，称为线性定常系统； 系数 随时间变化时，称为线性时变系统； 线性定常控制系统是《自动控制原理》的主要研究对象； 自动控制系统的分类 线性连续控制系统：根据输入量类型的不同，线性连续控制系统可以分为如下三类 恒值控制系统：给定值为常数的控制系统称为恒值控制系统。这类系统的控制目的是保证无论在任何扰动下，被控量保持为恒定的、希望的数值。在过程控制系统中，一般都要求将过程参数(例如温度、压力、流量、液位、成分等)维持在工艺给定的状态； 随动控制系统：给定值随时间任意变化的控制系统称为随动控制系统。这种系统的控制目的是保证系统的输出以一定精度跟随参考输入的变化。雷达天线控制系统、火炮自动瞄准系统都属于随动控制系统的范畴； 程序控制系统：如果给定值随时间变化有一定规律，并且是事先已经给定的时间函数，则这种控制系统称为程序控制系统。耐火材料中的炉温程序升温控制系统就属于程序控制系统的范畴； 自动控制系统的分类 恒值控制系统示例：水箱液位自动控制系统 自动控制系统的分类 随动控制系统示例：火炮自动瞄准系统 自动控制系统的分类 程序控制系统示例：回流焊机炉温控制系统 自动控制系统的分类 线性定常离散控制系统 线性定常离散控制系统一般使用线性差方程表示如下： 其中， 是被控量， 是输入量， 是输入阶数， 是输出阶数，一般来说， ； 系数 为常数； 线性定常离散控制系统是现代控制理论研究的主要对象，计算机控制系统即属于离散控制系统的范畴； 自动控制系统的分类 线性定常离散控制系统示例：计算机控制系统 自动控制系统的分类 线性定常离散控制