自动控制理论的1般概念.ppt

自动控制： 在没有人直接参与的情况下，采用控制装置或机械使被控制对象达到预期的目标。 红河学院自动化系 红河学院自动化系 红河学院自动化系 红河学院自动化系 闭环控制 复合控制 开环控制 1-2 自动控制的基本方式 一、开环控制 控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制。 温度计 加热电阻丝 u ~220V k 炉温开环控制系统 开关闭合后，不同的输入电压u对应于不同的温度t。 给定值 输出量 典型开环控制的方框图 控制器 被控制 对象 扰动 输出量 受控对象 控制装置 (电源 ) 输入量 (温度) 扰动量 开关 电炉恒 温箱 加热电 阻丝 炉温开环控制系统方框图 控制方式： 按给定值操纵。信号由给定值至输出量单向传递。一定的给定值对应一定的输出量。系统的控制精度取决于系统事先的调整精度。对于工作过程中受到的扰动或特性参数的变化无法自动补偿。结构简单，成本低廉，多用于系统结构参数稳定和扰动信号较弱的场合. 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. 例: 直流电动机转速开环控制系统。 　输出量对输入量没有影响的系统称为开环系统 控制任务：保持工作机械恒速运行. 控制过程： 二、闭环控制 反 馈： 输出量送回至输入端并与输入信号比较的过程 负反馈： 反馈的信号与输入信号相减而使偏差越来越小 典型闭环系统方框图 闭环控制: 是指控制器与控制对象之间既有顺向 作用有反向联系的控制过程。 特点: 输出影响输入，所以能削弱或抑制干扰；低精度元件可组成高精度系统；因为可能发生超调，振荡，所以稳定性很重要 主 反 馈 — 与输出成正比或某种函数关系，但量纲与给定信号相同； 偏 差 — 给定信号与主反馈信号之差的信号； 控制单元 — 接受偏差信号，通过转换与运算，产生期望的控制量； 扰 动 — 对系统输出产生不利影响的信号； 反馈环节 — 检测输出信号并转换与给定输入信号相同量纲的信号。 三、闭环控制系统的术语和定义 输出量 环节名称（或特性） 输入量 (a) (-) (b) r e=r-b b (c) c 引出点 c c 闭环控制系统的方框图 方框图的组成： 扰动 被控量 偏差 信号 (-) 参考 输入信号 r(t) 调节器(或控制器) u(t) 受控系统 e(t) c(t) 反馈信号 控制量 给定 控制 环节 放大 元件 执行 机构 受控 对象 反馈装置 (测量元件) 例 炉温控制系统 自动控制系统实例 炉温控制系统方框图 炉温控制系统方框图 扰动 (b) 方框图 (-) ut ug 给定 装置 放大器 电动机 转速反 馈装置 触发器 晶阐管可 控整流器 控 制 装 置 受控对象 n ue udo 五、复合控制 它是把按偏差控制与按扰动控制结合起来，对于主要扰动采用适当的补偿装置实现按扰动控制，同时再组成反馈控制系统实现按偏差控制，以消除其余扰动产生的偏差。 按扰动 补偿 输入信号 (-) 电压放大器 功率放大器 电动机 测速发电机 电压放大器 电阻R 电动机速度复合控制系统方框图 也称镇定系统。输出量以一定的精度等于给定值，而给定值一般不变化或变化很缓慢，扰动可随时变化的系统称为恒值系统，在生产过程中，这类系统非常多。例如，冶金部门的恒温系统，石油部门的恒压系统等。 1-3 典型控制系统 恒值系统： 输出量能以一定精度跟随给定值变化的系统称随动系统，又称为跟踪系统。这类系统的特点是系统的给定值变化规律完全取决于事先不能确定的时间函数。例如，火炮系统，卫星控制系统等。 随动系统： 例:一位置随动系统的工作原理图。 控制任务：要求工作机械能够跟随指令机构同步转动,即要使工作机械的角位置跟随给定指令转角，亦即使： 首先确定以下基本问题： （1）受控对象: 工作机械； （2）被 控 量: 角位置； （3）指令转角: 给定值； （4）测量元件: 通过两个相同的电位计测量转角及，并转换为 相应的电压及； （5）计算比较: 两个测量电位计的桥式连接，即完成了减法运算， 两电刷之间的电压代表了被控量对给定量的误差； （6）执行机械: 电机减速装置。 系统的工作原理： 如果工作机械转角等于指令转角，则经事先整定， 即电机不动，系统处于平衡状态。当指令转角改变，随之改变，而工作机械仍处于原位，则从而使电动机拖动工作机