自控原理课件课件.ppt

课程性质、地位和任务 《自动控制原理》是与所有工程技术相关的技术基础课—工程中的数学。 课程性质、地位和任务 任务： 掌握控制系统的基本理论 掌握控制系统的分析和设计方法 本课程学习方法 自动控制原理 课程内容 1.1自动控制及自动控制理论的发展简述 1.2自动控制的基本原理与方式 1.3自动控制系统的分类 1.4对自动控制系统的基本要求 自动控制在国民经济中的作用 军事领域中 导弹命中目标、飞机驾驶系统 航天技术方面 登月计划，航天飞机：宇宙飞船准确在月球上着陆并能重返地球。人造卫星按预定轨迹运行并返回地面。 工业生产过程中 对压力、温度、湿度、流量、频率及原料、燃料成分比例等方面的控制，全自动生产线 现代农业生产中 温室自动温控系统，自动灌溉系统， 虽然我们将要涉及到的全部是自动控制的工程应用方面，但它的概念已经扩大到其它领域，如经济、政治等领域。 自动控制在国民经济中的作用 生产的自动化，管理的科学化，大大地改善了劳动条件，增加了产量，提高了产品质量。近十几年来，由于计算机的广泛应用，使自动控制理论更加迅速向前发展，使得自动控制技术所能完成的任务更加复杂，水平大大地提高。电子技术的飞速发展，计算机技术的迅猛发展，犹如为自动控制技术安上两只翅膀，自动控制技术将在愈来愈多的领域发挥愈来愈重要的作用。因此，各个领域的工程技术人员和科学工作者，都必须具备一定的自动控制知识。 经济与社会生活的其他领域 导航控制系统使汽车自动保持在设定车速，刹车防抱死系统自动防止汽车在湿滑的路面上打滑，在大型办公楼或旅馆，电梯调度系统自动发送车辆搭载乘客。 一个现代化的居室内，温度由温度调节装置自动控制。 自动控制中的常用术语 ?? 控制系统（Control system）： 为了达到预期的目的（响应）而设计出来的系统，它由相互关联的部件组合而成。 控制对象（Control plant）： 指被控设备或过程。 控制器（Controller）： 使被控对象达到所要求的性能或状态的控制设备。它接受输入信号或偏差信号，按预定的控制规律给出控制信号（操作量），送到执行元件（放大器）或被控对象。 系统（System）： 为实现预期的目标而将有关部件（部分）互联在一起的整体。 系统输出，也称被控量（System output）： 指被控制的量是一种被测量和被控制的量值或状态（工业过程控制中用符号PV表示，parameters variable)。它表征被控对象或过程的状态和性能，它又常常被称为系统对输入的响应（Response）。 自动控制中的常用术语 ?? 控制量（操作量 Control signal）： 是由控制器给出的作用于执行机构或被控对象的信号，它体现了对被控对象的调节作用。 （工业过程控制中用符号MV表示，Mamipulated variable) 参考输入或给定输入或希望输入（Desired Input）：是人为给定的系统预期输出的希望值。 （工业过程控制中用符号SV或SP表示，Set variable、Set point) 扰动（Interaction或disturbance）： 干扰和破坏系统预期性能和输出的干扰信号（作用）。由系统内部产生的称为内部扰动，由系统外部产生的称为外部扰动，且外部扰动对系统而言是一种输入量。 偏差信号（Error signal）： 参考输入与实际输出的差称为偏差信号，偏差信号一般作为控制器的输入信号。 自动控制与自动控制系统 1.3自动控制系统的分类 按控制方式分 开环控制 闭环控制，反馈控制 复合控制 按元件类型分 机械系统——恒张力系统 电气系统 机电系统——全自动照相机，光机电结合 液压系统——伺服液压缸，汽车发动机，大型的仿真模拟台 气动系统 生物系统 按系统功用分 温度控制系统 压力控制系统 位置控制系统 按系统性能分 线性系统 非线性系统 连续系统 定常系统 时变系统 确定性系统 不确定性系统 按参据量变化规律分 恒值控制系统 随动系统 程序控制系统 如果系统可用微分方程式描述，表示成输入量与输出量的微分方程，且微分方程的系数是常数，反之，如果微分方程的系数随时间变化，称为时变系统。 线性定常系统按其输入量的变化规律不同又可分为：恒值控制系统、随动系统和程序控制系统。 恒值控制系统 参变量是一个常值，要求被控量亦等于一个常值。 温度控制系统——恒温箱（刚出生的早产儿要放在保温箱里，做温度试验时）温度一经调整，被控量就应与调整好的参据量保持一致。压力控制系统、液位控制系统等。 随动系统 这类系