自动化学科概论-第3.pptVIP

自动化学科概论 自动化学科概论 非线性系统是指含有非线性元件的系统，需用非线性微分方程或状态方程描述。 饱和特性 典型非线性特性 3.3.6 非线性系统控制及其困难 带滞环的继电特性 死区特性 非线性控制系统与线性系统相比的特点： ⑴线性系统的稳定性完全取决于系统的结构及其参数，与系统的初始条件以及外加输入无关。 ⑵ 对于非线性系统而言，发生并维持一定频率和振幅的稳定的周期运动完全是可能的，通常把这种运动称为自激振荡，并在信号发生器等场合得以有效应用。 非线性控制系统的分析方面 相平面法 描述函数法 在非线性系统的综合方面 基于几何方法的反馈线性化方法 基于微分代数的代数方法 各种智能控制方法 3.4.1 从模拟量到数字量 3.4.2 计算机控制 3.4.3 基于网络技术的计算机控制 3.4 数字控制及计算机控制系统 第3章 自动化的基本原理 绝大多控制系统的被控量是连续时间信号 计算机等数字运算装置只能处理数字信号 3.4.1 从模拟量到数字量 连续信号变换为离散信号的采样过程 零阶保持器的信号保持过程 A/D和D/A构成了计算机与自动控制系统其它部分联系的桥梁，一个采用计算机控制的典型自动控制系统可以表示成下图。 3.4.2 计算机控制 数字计算机的工作需要硬件和软件两大支撑条件，一个计算机控制系统也必须包括硬件和软件两部分。 1. 硬件组成 (1)计算机主机 由中央处理器(CPU)、存储器和接口组成的主机是控制系统的核心，它根据输入设备送来的反映设备或过程工作状态的信息，以及既定的控制规则(算法)，进行运算处理，并将处理结果通过输出设备向设备或过程发送控制命令。另外，主机还要接受来自操作台的操作命令。 (2)输入输出设备 A/D、D/A是模拟量输入输出设备。除此之外，还有开关量输入输出设备，负责将设备或过程的开关、触点等开关量信号送入主机，将主机关于通/断的控制命令传至设备或过程。 (3)人机接口设备 除了通用的CRT显示器、键盘和打印机外，还包括专用的操作显示面板或操作显示台，主要用于操作员发操作命令、设置控制系统参数、显示工作状态等。 * * 第3章 自动化的基本原理 第3章 自动化的基本原理 3.1 自动化、自动控制系统与自动控制理论 3.2 被控对象及其数学模型的建立 3.3 自动控制基本原理 3.4 数字控制及计算机控制系统 3.5 自动化基本设备 3.6 小结 自动化作为一种行为和一种状态，它是通过自动控制系统实现的。 “系统”是由相互作用、相互联系的若干个组成部分结合而成的具有特定功能的整体。 自动控制系统则是指能够实现“自动化”任务的设备，它是人造系统，而且是工程技术领域的人造系统。自动控制系统通常由控制部分和控制对象组成。 3.1自动化、自动控制系统与自动控制理论 第3章 自动化的基本原理 简单的水箱液位控制 水箱液位自动控制系统 一个典型的自动控制系统由下列基本部分组成： (1)被控对象 控制系统所要控制的设备或过程 (2)给定环节 产生给定输入信号的环节 (3)测量环节 随时将被控制量检测出来的装置 (4)比较环节 其功能是将给定的输入信号（被控制量的希望值）与测量环节得到的被控制量实际值加以比较 (5)控制环节 它的功能是根据偏差信号，决策如何去操作被控对象，实现被控量达到所希望的目标 (6)执行环节 按控制环节的控制决策，具体实施对控制对象的操作 自动控制理论从三个方面对自动控制系统 进行研究和阐述： ⑴ 系统的模型 ⑵ 系统的分析 ⑶ 控制系统的综合 不同特色的理论和技术体系 (1)经典控制理论 (2)现代控制理论 (3)大系统理论和智能控制技术 3.2.1 被控对象的类型 3.2.2 建立被控对象数学模型的基本方法 3.2.3 复杂系统建模的困难 3.2 被控对象及其数学模型的建立 第3章 自动化的基本原理 工程技术领域的被控对象不同的分类法 （1）按被控对象的特性可分为线性和非线性 （2）按被控对象结构参数可分为定常和时变 （3）按系统传输信号的性质可分为连续系统和离散系统 （4）按系统期望输出信号的变化规律还可分为恒值控制系统和随动控制系统 3.2.1 被控对象的类型 3.2.2 建立被控对象数学模型的基本方法 建立被控对象数学模型的方法主要有解析法和实验法两种。 解析法--建立起输入与输出之间的因果关系 实验法--把需建模的对象看成为一个“黑箱” 复杂系统的建模，