自动操纵原理第1章节.ppt

* 第一章绪 论 第一章 绪 论 1.1 自动控制系统简介 1.2 自动控制系统分类 1.3 自动控制理论的发展历史 1.4 工程控制问题的基本要求 小结 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 1.1 自动控制系统简介 自动控制是指在没有人直接参与的情况下, 利用外加的设备或装置(称控制装置或控制器), 使机器、 设备或生产过程(统称被控对象)的某个工作状态或参数(即被控量)自动地按照预定的规律运行。系统是指按照某些规律结合在一起的物体(元部件)的组合, 它们相互作用、相互依存, 并能完成一定的任务。能够实现自动控制的系统就可称为自动控制系统, 一般由控制装置和被控对象组成。可以通过一个实例来说明有关自动控制与自动控制系统的基本概念。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 图1-1表示采用空调器的室内温度控制系统的元件框图。 图中方块表示元部件, 方框之间的有向线段代表信号(或变量)及其传递方向。 室内温度是要被控制的物理量, 它由空调器直接控制。电位器的输入电压r代表设定的室内温度。实际温度c由热敏电阻组成的温度传感器检测并转换成电压y。电子放大器的输出电压e代表设定温度与实际温度之差。当这个温度差大于某个规定值时, 空调器开始运行, 缩小室内温度与设定温度之间的差值。一旦室内温度达到设定值后, 放大器输出电压e使空调断电而停止运行。于是室内温度就被控制在设定值的附近。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 图 1 - 1 室温控制系统元件框图 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 在自动化领域, 被控制的装置、物理系统或过程称为被控对象。这个“过程”的含义是广泛的, 它包括化学反应过程、核反应过程、 热传导过程、工业生产调度过程等等。另外, 控制对象还可以属于生物领域、社会经济领域等其他领域。对控制对象产生控制作用的装置称为控制器, 有时也称为控制元件、调节器等。 在控制系统中被控制的物理量是被控变量。直接改变被控变量的元件称为执行元件。能够将一种物理量检测出来并转化成另一种容易处理和使用的物理量的装置称为传感器或测量元件。在图1 - 1中, 室内的空气就是被控对象, 室内温度是被控变量, 空调器是执行元件, 放大器是控制器, 热敏电阻属于传感器或测量元件。按照各元件的不同功能可以将图1 - 1抽象为如图1 - 2所示的功能框图。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 图 1 - 2 室温控制系统功能框图 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 由外部加到系统中的变量称为输入信号, 它不受系统中其他变量的影响和控制。由系统或元件产生的变量称为输出信号, 其中最受关注的输出信号又称为被控变量。由某一个输入信号产生的输出信号又称为该输入信号的响应。控制器的输出信号称为控制变量, 它作用在控制对象(执行元件、功率放大器)上, 影响和改变被控变量。 反馈信号是被控变量经传感器等元件变换并返回到输入端的信号, 一般与被控变量成正比。 给定值又称为指令输入信号, 它与被控变量是同一物理单位, 用来表示被控变量的设定值。代表指令输入信号与反馈信号进行比较的基准信号称为参考输入信号。 参考输入信号与反馈信号之差称为偏差信号。扰动信号是加于系统上的不希望的外来信号, 它对被控变量产生不利