第一章自动控制的一般概念.ppt

典型输入信号 阶跃函数 斜坡函数 抛物线函数 脉冲函数 正弦函数 二、时域性能指标的定义 　　阶跃信号对绝大多数系统来说都是比较严格的工作条件，故性能指标往往以阶跃响应为标准。 上升时间 tr 从原始状态开始，第一次达到单位阶跃响应的时间 过渡过程时间ts 系统达到给定△区所需的时间 超调量 1 +△ 1 -△ ts tp tr 对于同一系统，稳、快、准是相互制约的 设计控制系统就是要综合考虑相互间的矛盾，使各方面的性能指标都能满足生产工艺的要求 问题：单项性能指标的缺点？　　　 只能反映动态或稳态某一方面的控制质量，统筹考虑比较困难 不适合最优控制（现代控制理论） 解决方式：误差积分准则 从偏差的幅度和偏差存在的时间综合评价系统性能。 采用不同的误差积分指标，意味着评价过渡过程的侧重点不同，也导致调节器参数的设置不同 1.偏差积分指标IE 2.平方误差积分指标ISE 3. 误差绝对值积分指标IAE 4.时间乘误差平方积分指标ITSE 5. 时间乘误差绝对值积分指标ITAE 大偏差 小偏差 本课程的主要任务 数学模型 讨论线性定常系统在时域、复频域、频域、Z域的数学模型 系统分析 稳定性分析、动态分析与稳态性能分析 系统综合 控制系统的设计与校正 辅助设计工具Matlab 作业：1-1 1-3 1-7 补充作业： 试寻找一个自动控制系统的实例，画出其方框图，说明其工作原理，提出对该系统的性能指标要求。 说明： 此作业为大作业。每学习一章，都需要应用该章原理对所找系统进行相关分析（包括理论分析与计算、Matlab仿真） 实例可参考教材中提供的例题、习题等。 本作业以电子档形式分阶段提交，作为平时成绩的重要依据 如有雷同，请及时更换。 自动控制原理 彭生祥 西南大学工程技术学院 教材及参考书 教材　《自动控制原理》（第六版） 　　　　　　　科学出版社，胡寿松 教参　《自动控制原理》（上、下） 　　　　　　　清华大学出版社，吴麟 　　　《自动控制原理习题集》 　　　　　　　科学出版社，胡寿松 教学总学时数：72 讲课45　实验27 　　学习教材前八章，后二章属于现代控制理论 考核方式： 　　考勤、作业、实验、考试 成绩=实验*20%+平时成绩*20%+期末考试*60% 学习方法： 听课、作业、实验、实例分析、matlab仿真 第一章 自动控制的一般概念 本章重点 自动控制的含义 自动控制系统的组成与基本原理 自动控制系统的分析方法 自动控制理论的发展 1.1 自动控制系统的一般概念 所谓自动控制，就是指在没有人直接参与的情况下，力图使受控对象按照预定规律运行的过程。完成这一过程的所有元件与装置组成的整体就称为自动控制系统。 例：直流电机的调速系统 预期规律：电机转速n保持恒定 电位器RP1 被控对象： 　　电机M 被控量： （输出量） 电机转速n 执行元件： 　　GT、V 给定元件：给出与期望值相对应的系统输入量 扰动：妨碍控制过程的各种内外因素 系统方块图 输出量与输入量之间没有直接的联系。因而，对扰动所引起的输出的变化，系统没有调节或控制作用 ——开环系统 人参与调节时的工作原理 人参与： n↑RP↓ n↓RP↑ 人参与的调节过程： 观察，测量； 高低：与预期值比较； 若存在偏差：反方向调节； 人参与调节时的方块图 特点： 　　存在比较环节； 　　输出发生变化，会反过来影响输入端，从而产生调节作用 机器代替人，实现自动控制 测量：测速发电机 比较：集成运算放大器 调节：电机及减速机构 闭环控制的电机调速系统 闭环控制的电机调速系统方块图 反馈 反馈及反馈控制系统 反馈的含义 　　将输出回送到输入端并与输入进行比较的过程 反馈的实质 　　利用偏差去控制偏差，使系统朝着减少偏差的方向运动 闭环控制 　　从信号的流向来看，系统形成了一个闭环 是自动控制控制系统最基本和应用最广泛的控制方式 1.2 自动控制的基本方式 自动控制的基本方式： 　 　　开环控制 　　闭环控制 　　复合控制 一、开环控制 特点：单向传递，输出不会对输入反施任何影响 按给定值控制 按扰动控制 顺馈控制 二、闭环控制 特点：１　对反馈环内前向通道上的扰动有调节作用 　　　２　系统精度取决于给定精度与反馈检测精度 　　　３　精度高，系统复杂 三、闭环控制系统的基本组成 给定、比较、放大、执行、测量、校正元件 讨论 系统的简化 积分控制规律 对控制系统的理解 物理规律 数学本质 进一步思考： 积分器有什么特点？ 应注意什么？ 方框图 结构图 特点：１　对反馈环内前向