第一章节自动操纵的一般概念.ppt

自动控制原理;控制理论： 自动化学科的重要理论基础;课程的性质和特点;课程学习要面临;控制理论的内容;导 读 自动化技术几乎渗透到国民经济的各个领域及社会生活的各个方面，是当代发展最迅速、应用最广泛、最引人注目的高科技，是推动新的技术革命和新的产业革命的关键技术，在某种程度上说，自动化是现代化的同义词。自动控制原理研究分析、设计自动控制系统的基本方法。 本章主要讲什么内容? 从介绍自动控制的发展历史入手，引出自动控制理论分析、设计自动控制系统的基本思想，然后介绍自动控制的基本概念，以及对自动控制系统的基本要求，使读者对自动控制理论的总的目标有个大致的了解。;军事、航天领域;工业生产过程;疫 情 检 测;*;飞球调节器 世界上公认的第一个自动控制系统;《自动控制原理》国家精品课程 浙江工业大学自动化研究所 ;《自动控制原理》国家精品课程 浙江工业大学自动化研究所 ;*;经典控制理论的形成 ● 1948年，维纳出版《控制论》，形成完整的经典控制理论，标志控制学科的诞生。 维纳成为控制论的创始人！;空间技术促使现代控制理论的产生 现代控制理论促进了空间技术的发展;*;1.经典控制理论(古典控制理论);2.现代控制理论;第一章 自动控制的一般概念;本章重点：;1.1 自动控制的概念;控制对象：要求实现自动控制的机器、设备或生产过程。 控制器：对控制对象起控制作用的控制装置总体。 输入量：作用于控制系统输入端，并可使系统具有预定功能或预定输出的物理量。 输出量：位于控制系统输出端，并要求实现自动控制的物理量。 扰动量：破坏系统输入量和输出量之间预定规律的信号。;3.自动控制系统控制原理方框图;元素： （1） ：元件 （2） ：信号（物理量）及传递方向 （3） ：比较点（信号叠加） （4） ：引出点（分支、信号强度） （5）+/- ：符号的意义（正、负反馈）;;(-);;关键点：;给定值;;按给定值操纵的开环控制;（2）按干扰补偿的开环控制;开环控制系统特点： 信号从输入到输出无反馈,单向传递。 结构简单。 控制精度不高,无法抑制扰动。 ;2.闭环控制 ——反馈控制（核心）; 这种控制方式,无论是由于干扰造成,还是由于结构参数的变化引起被控量出现偏差,系统就利用偏差去纠正偏差,使系统达到较高的控制精度。故这种控制方式为按偏差调节。; 开环控制和闭环控制方式各有优缺点,在实际工程中应根据工程要求及具体情况来决定。如果事先预知输入量的变化规律,又不存在外部和内部参数的变化,则采用开环控制较好。如果对系统外部干扰无法预测,系统内部参数又经常变化,为保证控制精度,采用闭环控制则更为合适。如果对系统的性能要求比较高,为了解决闭环控制精度与稳定性之间的矛盾,可以采用开环控制与闭环控制相结合的复合控制系统。;3.复合控制;4.反馈控制系统的基本组成;执行元件：直接推动被控对象。如液位控制系统中的阀门；速度控制系统中的功率放大器；温度控制系统中的发热材料。 校正元件或称为补偿元件，用以改善系统的性能。 ;1.4 自动控制系统的类型 ;（2）闭环控制系统 ;2.按系统输入信号划分 ;（3）程序控制系统 ;3.按描述系统的数学模型;4.定常系统和时变系统 ;5.连续系统和离散系统 ;6.单输入单输出系统与多输入多输出系统;1.5自动控制系统的基本要求;;1.稳定性(稳);2.稳态精度(准) ;.稳定性：是保证控制系统正常工作的先决条件。 .快速性：动态性能，有指标。 .准确性：稳态（过度结束后的）值应尽量与期望值一致。; 对于一个实际系统其输入信号往往是比较复杂的,而系统的输出响应又与输入信号类型有关。因此,在研究自动控制系统的响应时,往往选择一些典型输入信号,并且以最不利的信号作为系统的输入信号,分析系统在此输入信号下所得到的输出响应是否满足要求，估计系统在比较复杂信号作用下的性能指标。; 它表示一个在t=0时刻出现的，幅值为A的阶跃变化函数，如图所示。在实际系统中，如负荷突然增大或减小，流量阀突然开大或关小均可以近似看成阶跃函数的形式。; A=1的函数称为单位阶跃函数，记作1(t)。因此，幅值为A的阶跃函数也可表示为： ;2.斜坡函数（等速度函数） ;它的数学表达式为:;4.脉冲函数 ;于是强度为A的脉冲函数可表示为 。 ;5.正弦函数 ;自动控制课程的主要任务 ;教学过程方框图;自动控制系统分析与设计工具 ;造纸机分部传动控制系统 ;谷物湿度控制系统