自动控制1-1绪论.ppt

前向通路：信号从输入端沿箭头方向到达输出端的 传输通路。 主反馈通路：输出量经测量元件反馈到输入端的传 输通路。 主回路：前向通路与主反馈通路构成的回路。 内回路：前向通路与局部反馈通路构成的回路。 单回路系统：只包含一个主反馈通路的系统。 多回路系统：有两个或两个以上反馈通路的系统。 * 1.5 自动控制系统的基本组成 在形形色色的自动控制系统中，反馈控制是最基本的控制方式之一。 一个典型的反馈控制系统总是由控制对象和各种结构不同的职能元件组成的。除控制对象外，其他各部分可统称为控制装置。每一部分各司其职，共同完成控制任务。 下面给出这些职能元件的种类和各自的职能。 * 输出 输 入 放大 元件 + - 测量变送 元件 给定 元件 执行 元件 串联校正元件 + - 对 象 反馈校正 元件 给定元件：其职能是给出与期望的输出相对应的系统输入量，是一类产生系统控制指令的装置。 例如：直流电动机控制系统中的电位器。 * 测量元件：其职能是检测被控量，如果测出的物理量属于非电量，大多情况下要把它转换成电量，以便利用电的手段加以处理。 例如：直流电动机控制中的测速发电机、浮子。 比较元件：其职能是把测量元件检测到的实际输出值与给定元件给出的输入值进行比较，求出它们之间的偏差。 例如：液位控制在的杠杆、电桥电路。 放大元件：其职能是将过于微弱的偏差信号加以放大，以足够的功率来推动执行机构或被控对象。 执行元件：其职能是直接推动被控对象，使其被控量发生变化。 校正元件：为改善或提高系统的性能，在系统基本结构基础上附加参数可灵活调整的元件。工程上称为调节器。常用串联或反馈的方式连接在系统中。 方框图的作用： 一方面，方框图描述了系统的组成、各元件的功能及相互之间的连接，对于定性分析系统工作原理，比原理图清晰。 另一方面，方框图描述了系统中信息的传递，今后在方框中写出各元件数学模型，可对各信息进行定量运算。 因此，方框图便于对系统进行定性、定量的分析，是系统理论分析的一个十分有利的工具。 在控制理论中，物理量和信号不做区别！为什么？ 在控制理论的讨论中，我们并不关心系统中各部件的详细构造，包括体积、材料、强度等，也不特别关心能量流通的路径，功率的大小，效率的高低等。我们特别注意的是“信息”的传递、“信息”传递的路径、“信息”的变换等。 控制过程的实质是信息的获取、传递、处理和利用的过程。 这是控制理论区别于其他专业的根本标志。 因此“信息”的观点是一个非常重要的观点。 * 1.3.1 开环控制 (openloop control ) 定义：控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系。 开环控制（系统）的典型方框图如图所示。 1.3 自动控制系统的基本控制方式 控制器 被控对象 输入量 被控量 特点：（1）开环控制是最简单的一种控制方式。 （2）系统的输出量（即被控量）不会对系统的 控制作用发生影响。 （3）控制作用（或信号）的传递路径不是闭合 的。因此称为开环。 * 开环控制的两种形式： （1）按给定控制 其控制作用直接由系统的输入量产生，给定一个输入量，就有一个输出量与之相对应。 （2）按扰动控制 是利用可测量的扰动量，产生一种补偿作用，以减小或抵消扰动对输出量的影响。 这种控制方式也称为顺馈控制。 * M 功率 放大器 电动机 负载 电 位 器 电动机 转速 滑臂位置 功率 放大器 电位器 1.按给定控制 下图是一个直流电动机转速控制系统。 当调节电位器滑臂位置时，改变功率放大器的输入电压，从而改变电动机的电枢电压，最终改变电动机的转速。以上的控制过程，用方框图简单直观地表示出来。 * 2.按扰动控制 图示是一个按扰动控制的直流电动机转速控制系统。 电压 放大器 M 功率 放大器 负载 + + - R i + 控制过程可用方框图表示成如图示的形式。 * 电动机 转速 给定 不变 功率 放大器 电位器 + + 负载变化 电压 放大器 检 测 电 阻 把负载变化视为外部扰动输入，对输出转速产生的影响及控制补偿作用，分别沿箭头的方向从输入端传送到输出端，作用的路径也是单向的，不闭合的。因此，为开环控制。 按扰动控制的抗扰动性好，控制精度也较高，但