自动控制原理第一章自动控制原理讲述.ppt

例如：跟踪目标的雷达系统、火炮群控 制系 统、导弹制导系统、参数的自动检验系统、 X-Y记录仪、船舶驾驶舵位跟踪系统、飞机自 动驾驶仪等等。 如图1－13所示为船舶驾驶舵角位置跟踪系统。 定义：给定值随意变化而事先无法知道的系统。 目的：使c(t)按一定精度跟踪r(t)的变化。 二、随动系统 第一章 自动控制概论 图1－13 船舶驾驶舵角位置跟踪系统 随动系统（续） 其任务是使船舵角位置按给定指令变化，即要求θ0跟随θi:θ0(t)=θi(t)。 第一章 自动控制概论 图1－14 图1－15 船舶驾驶舵角位置跟踪系统方框图 随动系统（续） 该系统由船舵（受控对 象）、电位计（测量、 比较元件）、电机、减 速器、电压和功率放大 器等组成。 第一章 自动控制概论 由两个电位计组成桥式连接，Δu=ui-ua。若θ0=θi， 则预先整定ui=u0 ,则Δu=0， 电机不动，系统处于平 衡状态。若θi 变了，而θ0 未变，则有θ0≠θi ， ui≠u0，Δu≠0 ，从而使电机转动，带动船舵角位 置θ0向θi 要求的位置变化，直至θ0=θi ，Δu=0 ， 电机才停止。系统重又平衡。 随动系统（续） 4. 优点：控制对象简单，指令信号事先无法知道其变化规律。可用功率很小的指令信号操纵功率很大的工作机械，还可进行远距离控制。 第一章 自动控制概论 三、程控系统： 定义：给定值或指令输入信号按预定程序变化的 系统。 目的：c(t)按预定的程序去运行。 例如：顺序控制器、数控机床、仿形机床等。 如图1－16所示为数控机床，将输入处理， 插补计算和控制功能可由逻辑电路实现， 也可由计算机来完成。 一般都将加工轨迹编好程序。并转换成脉 冲输入，再将工作台移动轨迹也换算成脉 冲侧出来与输入脉冲比较后再换算成模拟 信号用以控制SM。 第一章 自动控制概论 图1－16 数控机床控制系统方框图 程控系统（续） 第一章 自动控制概论 可分为线性控制系统和非线性控制系统 ① 线性系统的数学描述： 线性函数，如线性微分方程、线性差分方程、 线性代数方程。线性系统具有齐次性和叠加 性，其优点是数学处理简便，理论体系完整。 ② 非线性控制系统： 用非线性方程描述的系统，不满足叠加原理。 1.3.3 按数学描述分类 第一章 自动控制概论 1.3.4 按时间信号的性质分类 可分为连续控制系统和离散控制系统： ① 连续控制系统：系统中各变量均对时间连续。 离散控制系统：系统中一处或几处的变量为离 散信号，如计算机控制系统或采样控制系统。 0 t 连续信号 0 t 离散信号 第一章 自动控制概论 ① 定常系统： 系统的参数不随时间变化的系统。描述其 动态特性的微分方程或差分方程的系数为 常数。 ② 时变系统： 系统的参数随时间而变化。描述其动态特性 的微分方程或差分方程的系数不为常数。 可分为定常系统与时变系统 1.3.5 按系统参数是否随时间变化分类 第一章 自动控制概论 §1. 4 自动控制理论概要 系统有各种各样，对每个系统也都有不同的特殊要求，但对于各类系统来说，在已知系统的结构和参数时，研究的和感兴趣的却是系统在某种典型输入信号下，其被控量变化的全过程。也就是说，研究的内容和方法都是相同或相似的，如：恒值系统研究扰动作用引起被控量变化的全过程；随动系统研究被控量如何克服扰动影响并跟随给定量的变化过程。所以对于各种控制系统的要求可归纳为：系统的c(t)必须迅速、准确的按输入量的变化而变化，克服扰动影响。 1.4.1 自动控制系统的基本要求 第一章 自动控制概论 实际中，由于机械部分质量、惯量的存在以及电路中L.C的存在，输出不会是理想状态。要有一个过渡过程，最后趋于新的稳态值。因此，从稳、快、准三方面来评价系统的总体精度。 图1－17 图1－18 基本要求（续） 第一章 自动控制概论 一稳定性 稳定性指动态过程的振荡倾向和系统重新恢复平衡状态的能力。 稳定性是保证控制系统正常工作的先决条件，一个稳定的系统，其c(t)偏离期望值的初始偏差应随t的延长逐渐减小或趋于零。(如曲线①和