自动控制绪论.ppt

* 第1章 绪论 1-1 自动控制系统概述 1-2 控制系统的控制方式 1-3 控制系统的分类 (Introduction to Control Systems) 1-4 对控制系统的性能要求 例1 水温自动控制系统 系统中增加了： 控制器 电机 加入给定信号 工作原理： 检测实际温度 产生控制信号 通过电机调节阀门的开度 从而调节蒸汽流入，控制水的温度. 实现没有人直接参与的自动水温控制. 1-1 自动控制系统概述 例 2 转速负反馈直流电动机调速系统 直流电机 测速发电机 电源和放 大装置 负载 系统组成： Un Uf 给定电压 反馈电压 e=Un-Uf 转速取决于给定电压与反馈电压的差值。 1-1 自动控制系统概述 为了方便地分析系统性能，一般用框图来表示系统的结构 要使自动控制系统满足工程实际的需要 , 必须研究自动控制系统的结构参数与系统性能之间的关系。 un uf e ud n _ 直流电动机 放大器 测速机 实际温度 偏差 反馈量 预期温度 _ 控制器 执行机构 阀门 水箱 检测装置 例1的框图 例2的框图 自动控制： 在无人直接参与下，利用控制装置操纵受 控对象，使受控对象的被控量按给定信号变化。 自动控制系统： 由相互关联、相互作用的一些物体或元部 件构成的且具有一定规律的整体。能够完成自 动控制的系统。 最优控制：系统已定，确定输入以使输出尽可能符合 给定的最佳要求； 自动控制原理研究的内容： 系统分析：系统已定，输入已知，求系统的输出； 最优设计： 输入已知，确定系统以使输出尽可能满足 给定的最佳要求的； 滤波和预测：输出已知，确定能识别输入（或输入中 的信息）的系统； 系统辨识： 输入和输出均已知，求系统的结构与参数 （数学模型）。 被控对象：系统控制和操作的对象，被控制的 机器、设备、过程或系统。 自动控制系统的组成 放大装置：放大偏差信号，以适合控制器执行。 控制器： 直接驱动被控对象的装置。 反馈装置：被控量检测出来，并产生反馈信号的装置。 输入量：希望的被控对象运动规律或状态的物理量 （参考输入、给定量）。 偏差 量：被控对象的输入量，是偏差量的函数，可 将偏差量看作控制量。 被控制量：反映被控对象运动规律或状态的物理量，即 是系统的输出量。 干扰量：除输入信号外，对系统产生不利影响的信号。 1．开环控制： 控制装置与受控对象之间只有 顺向作用而无反向联系。 加热炉 阀 门 预期温度 实际温度 例：炉温控制 燃烧器 1-2 控制系统的控制方式 开环控制特点： 系统结构和控制过程简单；抗干扰能力差， 控制精度低，用于控制性能要求不高的场合。 2．闭环控制: 控制装置与受控对象之间，不但 有顺向作用，而且还有反向联系. 例 炉温自动控制 加热炉 电动阀门 放大器 比较器 预期温度 实际温度 反馈量 偏差量 干扰 闭环控制的特点： 减小或消除由于扰动所形成的偏差值，具有较高的控制精度和较强的抗扰能力。 闭环控制又称为反馈控制或按偏差控制。 温度传感器 放大器 3．复合控制：前馈控制+反馈控制 前馈控制 给定值 被控制量 _ 受控对象 检测元件 控制器 (a) 按输入前馈补偿的复合控制 测量出外部作用，形成与外部作用相反的控制 量与外部作用共同使被控量基本不受影响。 前馈控制 扰动 _ 检测元件 被控制量 给定值 控制器 受控对象 (b) 按扰动前馈补偿的复合控制 2、 按输入信号分： 3、按系统数学模型分： 时变 定常 连续 离散 线性 非线性 恒值 程序 随动 开环 闭环 复合 恒值系统输入为定值，控制任务是克服扰动，使输出为恒值。 1-3 控制系统的分类 1、按信号流向分： 程序控制系统的输入按确定的函数关系变化，要求被控制量随之变化。 随动系统的输入按事先不知道的时间函数关系变化，被控制量跟随其变化。 线性微分方程或线性差分方程描述的系统为线性系统。 不能用线性微分方程描述的系统为线性系统。 4、按系统方程系数分： 定常：系统方程的系数不是时间变量的函数。 时变：系统方程的系数是时间变量的函