自动控制的一般概念.ppt

第一章 自动控制的一般概念 1.1 引言 发展过程： 经典（古典）控制理论：20世纪60年代前。 现代控制理论。 应用： 深入到生产、生活的各个领域 日常生活：收音机、电视机、冰箱、空调、汽车、飞机… 工程：数控机床、合成塔、核反应堆… 军事:火炮群、导弹、特种炸弹、垂直起降飞机… 科技：航天飞机、卫星姿态控制、机器人… 1.2 控制的基本概念 一 控制 ：二者之间，有目的的行为。 二 自动控制：是指在没有人直接参与的条件下，利用控制装装置使被控对象的输出按照预定的规律运行。 三 自动控制系统：是指能够对被控对象的工作状态进行自动控制的系统，它由被控对象和控制装置组成。 四 自动控制系统的构成 五 自动控制系统的常见物理量 被控量：指被控对象中要求保持给定值、要按给定规律变化的物理量。被控量又称输出量、输出信号 。 给定值 ：是作用于自动控制系统的输入端并作为控制依据的物理量。给定值又称输入信号、输入指令、参考输入。 干扰量 ：除给定值之外，凡能引起被控量变化的因素，都是干扰。干扰又称扰动。 六 方框图 1.3 控制系统基本控制方式 一、开环控制（信号单向流动） 输出量对控制作用无影响。 控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反 向联系。 特点：简单、稳定、精度低。 二、闭环控制，反馈控制（信号有反向作用） 输出量对控制作用有直接影响 特点：复杂、抗干扰能力强、精度高、有稳定性问题。 三、复合控制（前向联系、反向作用） 特点：性能要求高时用之。 1 按输入补偿 四、闭环控制工作原理 1控制目的：排除干扰因素（骑车时为何睁眼）、影响、 使被控量随给定量变化。 2负反馈原理——构成闭环控制系统的核心，把系统的输 出信号引回输入端，与输入信号相比较，利用所得的偏 差信号进行控制，达到减小偏差、消除偏差的目的。 负反馈控制系统的特点——按偏差控制的具有负反馈的 闭环系统 1）、有反馈，信号流动构成闭回路。 2）、按偏差进行控制。控制作用有使偏差减小的趋势。 偏差=期望输出—实际输出 开环控制 闭环控制系统的方框图（构成） 闭环控制 复合控制 人抓取物体的分析 脑、上肢、手、眼睛 1.3 系统类型 按系统数学描述（数学模型）分 线性系统:描述其动力学特性的微分方程不包 括输入变量和输出变量以及它们各阶导数的非 一次幂。反之则为非线性系统。  如系统的所有环节均为线性环节，则其为线性 系统。系统如包含非线性环节，则其为非线性 系统。 按信号传递的连续性分 连续系统：系统中所有的信号都是连续的。 反之则为离散系统。 按微分方程系数的特点分 定常系统：描述其动力学特性的微分方程的系 数均为常数。反之则为时变系统 本课程主要讲述线性定常系统。 1.4 对控制系统的要求 对控制系统的要求: 1.稳定性：是保证控制系统正常工作的先决条件。 2.快速性：动态性能，有指标。 3.准确性：稳态（过度结束后的）值应尽量与期望值一致。 以烧水为例解释控制过程及其要求 1.稳。 2.准。 3.快。 自动控制研究的两类问题 控制系统的分析：已知实际系统，求其性能指标。 控制系统的设计：已知对系统性能指标的要求，设计满足此性能指标的实际系统。 作业 阅读并思考P21-P22的本章小结。 P22：1-2 P23：1-6 作业下次上课（课前）时交。 * 1.2 控制的基本概念 1.3 基本控制方式 1.4 控制系统的类型 1.5 对控制系统的基本要求 1.1 引言 加戳钝雷特蒸锯剔拈贾算扑置演汉飘著拇疏侥圣倘呕幸摔古填融诌筷祥妓自动控制的一般概念自动控制的一般概念 崭脓摩泊栏狱赞评立框一作霞鞍醋纫肠供滨兹咱歹矾鲁楷蕾鸟妻赫旱宾筹自动控制的一般概念自动控制的一般概念 被控对象 ：指需要给以控制的机器、设备或生产过程。被控对象是控制系统的主体，例如火箭、锅炉、机器人、电冰箱等。控制装置：指对被控对象起控制作用的设备总体，有测量变换部件、放大部件和执行装置。 举例：炉温控制系统。 被控对象：烘炉，被控量：炉温 ，给定量：希望值。 膘匀沸卒六暂桩赃凭址鞍怜减过菊囚透跨灸奖毕臻渣阮五竿效硫捐椿骸眶自动控制的一般概念自动控制的一般概念 陕荫捞家傍侄订陷许淆盯案秘刑申俐藕猴毁削恤秦永帽羡慷但授聚绢绅臃自动控制的一般概念自动控制的一般概念 柠迢轩镜瘪泛燎警摧刷勘胰寝眠国畸袄谗芍攫翰泛掌幅旱獭扼伊臣急骡拽自动控制的一般概念自动控制的一般概念 堑邯缴脑伙未仲贸掠浚够犀娩欣翰空脯虽川阮税汤摧啃蝎琐贱鸭蜡熔炔华自动控制的一般概念自动控制的一般概念 扰动 输出量 输入量 控制装置 受控对象 开环控制系统的方框图 皖仁掘沼瓜缀酣租仗既颂舞