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第1章 自动控制系统概述 本书主要讨论经典控制理论部分。 第1章 自动控制系统概述 第1章 自动控制系统概述 第1章 自动控制系统概述 1-自耦变压器 2-电加热器 3-热电偶 炉温闭环控制系统 控制器 被控对象 给定量 输出量 扰动量 闭环控制系统结构图 检测装置 偏差量 反馈量 开环控制系统和闭环控制系统的比较： （1）不论是开环控制系统还是闭环控制系统，输入量和输出量之间都存在一一对应关系。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 第1章 自动控制系统概述 （2）对于开环控制系统，只有输入量对输出量产生控制作用，输出量不参与控制。从结构上看，只有从输入端到输出端的信号传递通道（称为正向通道或前向通道）。不具备抗干扰能力。 对于闭环控制系统，除了输入量对系统有控制作用外，输出量也参与了控制。从结构上看，除了正向通道外，还必须有从输出端到输入端信号传递通道（称为反馈通道）。闭环控制系统具有抗干扰能力。 （3）闭环控制系统必须有检测环节和比较环节。因为要实现闭环控制必须把输出量检测出来并转换成与输入量相同的物理量，再与输入量比较得到偏差信号。 开环控制系统不需要这些环节，所以，它结构简单。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 第1章 自动控制系统概述 （4）开环控制系统的控制精度较低。 闭环控制系统的控制精度较高。 1.3.3 复合控制系统 把开环控制和闭环控制结合在一起构成的系统称为复合控制系统。它的控制效果很好，但结构相对要复杂。 1．4 闭环控制系统的组成和基本环节 图中，1是给定环节；2是比较环节；3是校正环节；4是放大环节；5是执行机构；6是被控对象；7是检测装置。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 第1章 自动控制系统概述 输入量 输出量 偏差量 控制量 1 2 3 4 5 6 7 反馈量 闭环控制系统典型结构图 扰动量 1．给定环节 是设定被控制量的给定值的装置。如炉温闭环控制系统中的电位器。 2．比较环节 其功能是将所检测到的输出量和给定量进行比较，确定出二者之间的偏差。 3．放大环节 放大环节的作用就是将偏差信号转换成适合于控制执行机构工作的信号。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 第1章 自动控制系统概述 4．校正环节 或称为校正装置。它是为改善系统的控制性能而加入的环节，它可以将偏差信号按照某种规律进行运算处理，以形成合适的控制作用，使被控制量按照预期的规律变化。 通常，在控制系统中，把比较环节、校正环节和放大环节合在一起称为控制器（或控制装置）。 5．执行机构 其功能是执行控制作用并驱动被控对象，它是直接作用于被控对象的，一般有传动装置或调节机构组成。 6．被控对象 是指被控制的生产设备或生产过程。 7．检测装置（传感器） 该装置的功能是用来测量被控制量，并转换成与给定量相同的物理量反馈到输入端。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 第1章 自动控制系统概述 对检测装置的要求有三：测量精度要高、反应要灵敏、性能要稳定。 1．5 自动控制系统分类 1.5.1 按控制系统元件特性分类 按组成控制系统的各元器件的输入/输出特性分为线性控制系统和非线性控制系统。 1．线性控制系统 输出量和输入量及它们的各阶导数均为一次幂，且各系数均与输入量（自变量） 无关，即为线性微分方程。 和 分别为控制系统的输入量和