自动控制原理第1章自动控制的一般概念.ppt

第一章 自动控制的一般概念 教材与主要参考书 教材: 胡寿松．自动控制原理．第四版. 北京：科学出版社，2001.2 1. 高国燊，余文烋．自动控制原理．广州：华南理工大学出版社，2001.2 2. 刘慧英,卢京潮 ．自动控制原理(第四版)导教.导学.导考．西安：西北工业大学出版社，2003.11 3. Richardc.Dorf RobertH.Bishop, Modern Control Systems,Ninth Edition,2002 1-1 引言 一. 自动控制的概念及应用 1.控制：是使某些物理量按指定的规律变化（包括保持恒定），以保证生产的安全性，经济性及产品质量等要求的技术手段。 2.自动控制：就是应用自动化仪表或控制装置代替人，自动地对机器设备或生产过程进行控制，使之达到预期的状态或性能要求。 ●锅炉设备的压力和温度自动保持恒定 ●数控机床按照预定的程序自动地切削工件 ●导弹发射与制导系统，自动地使导弹攻击敌方目标 ●无人驾驶飞机按照预定航迹自动升降和飞行 ●人造卫星准确地进入预定轨道运行并回收 自动控制技术的应用范围已扩展到生物、医学、环境、经济管理和其它许多社会生活领域。 1-2 自动控制系统的基本概念 一.自动控制系统 由控制装置与被控对象结合起来的，能够对被控对象的一些物理量进行自动控制的一个有机整体。 1.被控对象：要求实现自动控制的机器设备或生产过程。 2.被控制量：指被控制系统所要控制的物理量，一般指系统的输出量。 3.给定值：根据生产要求，被控制量需要达到的数值。 4.扰动：破坏控制量与被控制量之间正常函数关系的因素。（外部扰动、内部扰动） 5.控制装置：能够对被控对象起控制作用的设备总称。 四.闭环控制系统 定义：输出量与输入量之间有反向联系，由输入量与主反馈信号之间的偏差对输出量进行控制的系统叫闭环控制系统。 反馈：是把系统输出量全部或一部分回送到输入端，以增强或减弱输入信号的效应。 例3 　锅炉汽包水位控制系统 开环控制系统： 1. 结构简单经济 2.调试方便 3.抗干扰能力差，控制精度不高。 闭环控制系统： 1.系统具有纠正偏差的能力。 2.抗扰性好，控制精度高。 3.包含元件多，结构复杂，价格高。 4.参数应选择适当。 开环＋闭环＝复合控制系统（兼有两者的优点，精度很高） 1-3 自动控制系统的分类 1.根据结构划分 a.负反馈系统 b.前馈控制系统 c.复合控制系统 2.按给定值的形式划分 a.定值控制系统 输入量恒定 任务：保持输出量恒定 a.连续控制系统 b.离散控制系统 1-4 对控制系统的基本要求 稳 为了能对不同的控制系统的性能用统一的标准来恒量，通常需要选择几种典型的外作用。 （1）数学表达式 控制理论三大任务 1、建立数学模型 ch2 2、系统分析 ch3—5、ch7—8 3、系统综合 ch6 * 自动控制理论 A 主讲：谭思云(Tel 第一章自动控制的一般概念 1-1 引 言 1-2 自动控制系统的基本概念 1-3 自动控制系统的分类 1-4 对控制系统的基本要求 3. 自动控制的应用 40~50年代形成 适用于SISO（单输入－单输出）系统 基于：二战军工技术 目标：反馈控制系统的稳定 基本方法：传递函数，频率法，PID调节器 (频域) 2. 现代控制理论 60~70年代形成 适用于MIMO （多输入－多输出）系统 基于： 冷战时期空间技术，计算机技术 目标：最优控制 基本方法：状态空间表达式 二.自动控制理论的发展 1. 经典控制理论 - - - - 二.控制系统的两种基本形式 两种基本形式：开环控制系统 ， 闭环控制系统 三.开环控制系统 定义：只有正向作用，没有反馈控制作用的控制系统。（输出量不会对系统的控制作用产生影响） 例1. 直流电机转速控制系统 电位器（产生给定电压ur）如果0~10V 转速0~1000转 方框图为： 电位器 电压 放大器 直流 电动机 P ur uk n 扰动 ua 可控硅 功放 按扰动控制的开环控制系