概论46-90(新).ppt

2.3.3 局部自动化时期 (20世纪40-50年代) 自动防空火力控制系统 2.3.3.1 经典控制理论的形成和发展 2.3.3.2 局部自动化的广泛应用 智能化的仪表YS-80及所属的可编程序智能控制器SLPC 2.3.3.3 电子数字计算机的发明 图2.22 国产巨型“银河Ⅱ”电子数字计算机? 2.3.4 综合自动化时期（20世纪50年代末起至今） 现代控制理论的迅速发展 系统辩识、建模与仿真 (4) 综合自动化 无人组装车间 大系统理论的诞生 (7) 智能控制的诞生 智能和水下机器人 3 自动控制系统的类型和组成 3.1???? 恒值自动调节系统 3.2 程序自动控制系统 3.3 随动系统（伺服系统） 3.4???自动控制系统的组成 自动控制系统的各环节功能框图 3.5 自动化仪表 3.6 控制器控制和计算机控制 3.7 自动控制和远距离控制 远距离测量（遥测）系统 图3.9 远距离控制(遥控)系统框图 4 基本的控制方法 4.1 自动控制系统的行为描述 环节或元件的动特性 4.2 反馈控制和扰动补偿 图4.6 复合自动控制系统框图 4.3 比例微分积分控制 控制规律中引入微分、积分 有静差和无静差 4.4 最优控制 4.5 自适应控制 显象管玻璃炉液位自校正控制 4.6 智能控制 4.6.1 专家控制系统 ? 在自动控制系统进行着：不断地检测被控制量，并反馈、比较，不断地得到误差信号的过程；而且进行着：借助于此误差信号，不断地通过变换、放大使执行机构动作，力图使被控制量回复到给定值并消除误差的过程。这是一个动态过程。 由于被控对象，例如图3.1中的电炉和执行机构电动机及相附的降速齿轮系都有惯性，甚至较大的惯性。这就是说：假如电炉的供电电压突然降为零，电炉炉膛和工件的温度不是突然降为室温，而是慢慢下降；电动机供电电压突然降为零，电动机也要从原来的转速，逐步降为零。只不过后者的降速过程较电炉的降温过程要快得多，即电炉的惯性较电动机大得多。由此可知，电炉、电动机等惯性的存在，是自动控制系统产生动态调节过程的根本原因。 ? 0 t u f u f u r 图4.1 自动控制系统中被控制量的振荡 图4.2 稳定的炉温调节系统的炉温变化 ur u t u 0 电炉炉膛温度Uf在t=0冷工件进入后，稍后温度开始下降，接着就开始产生力图校正误差的控制作用（图上曲线上的向上箭头，表示电炉受到的新增电能供应）。当Uf向上升并与 Ur的横线相交时Uf=Ur,,△U=0，此时放大器输出为0，图4.1 自动控制系统中被控制量的振荡电动机降速至停止转动。但电炉受到电能的过度供应，炉膛温度继续上升。 不稳定的自动控制系统不能正常工作，而且系统处在振荡过程中,环节或元件很易损坏。为了正确阐明自动控制系统内在的规律，彻底解决不稳定问题，需要进行理论分析。而且这种理论分析要从每一个环节或元件的特性入手。 环节或元件的动特性 图4.3 放大器的输出-输入时间特性 输出电压 输入电压 电 压 时间 t 0 放大器输入-输出时间特性关系如图4.3所示，输入电压经放大器放大后得出输出电压，与此同时输出功率也被放大，所需功率来自放大器的电源。 ? 输出-输入特性 电动机转角 时间 t 图4.4 电动机的输出-输入时间特性 图4.5 电炉的输出-输入时间特性 炉温的时间特性 0 温 度 时间 t 电动机和电炉的时间特性比较复杂。电动机的特点是电压加上后，它不停地转动，即它输出轴的角位移或调压器的滑动触点不断移动 。 电动机输出轴的角位移在原点附近有很小一段的曲线。而电炉的温度-时间特性如图4.5所示。图中在原点附近有一小段时间温度几乎不变，这是电炉输出变化的滞后。这些需要用微分方程和其解来描述。 要精确地研究自动控制系统的稳定性和控制的品质等重要问题，必须用微分方程、拉普拉斯变换等高等数学的工具，来描述每一个环节或元件以及它们组成的自动控制系统。这些微分方程（或拉普拉斯变换后组成的传递函数）被相应地称为环节（元件）和系统的数学模型。而图4.1上的调节过程就是描述这个电炉温度控制系统的微分方程的解。 要精确地研究自动控制系统的稳定性和控制的品质等重要问题，必