1-1自动控制的基本原理与方式.ppt

1-1 自动控制的基本原理与方式 2. 自动控制理论 3.反馈控制原理 图1-1 人取书的反馈控制过程 图1-2 缩写符号 可控硅元件工作原理 典型反馈控制系统的方框图 控制系统方框图的基本构件 比较元件：将测量到的输出信号对应值与参考输 测量元件是控制系统的眼睛，控制器是系统 系统输出端，输出量的变化不会对控制作用产 ⑶ 复合控制方式：将前两种控制方式联合使用。 系统方框图为 * 自动控制系统 律运行。 自动控制：(P1,第一自然段) 自动控制的目的： 提高产品质量、生产效率； 改善劳动条件，减轻强度； 提高生活质量等。 通过控制器使被控对象或过程按照预定的规 自动控制的应用：(P1，第二自然段) 输入 - 控制器 被控对象 被控物理量 输出 在所有工矿、企业、交通运输、农业生产、 文化娱乐、日常生活等都有应用。 1. 自动控制的应用 自动控制理论是研究自动控制技术的基础 理论，是理论性较强的工程学科。注重工程应 时间分界 20世纪60年代 开始发展 数学工具 用，在专业术语上不是非常严谨的理论。 常微分方程 达到完善 研究对象 传递函数 一阶微分方程组 传递函数矩阵 SISO系统 定常系统 MIMO系统 定常和时变系统 输入,输出 系统变量 输入,输出,内部变量 经典控制理论 现代控制理论 到期望值。 前向支路； 反馈控制原理：(P2,第二自然段) 将被控量的值与期望值进行比较，通过控制 器对被控对象施加作用，使被控物理量尽可能达 反馈控制系统 - 控制器 被控对象 测量装置 输入 输出 (负)反馈控制，闭环控制。 反馈工作原理； 反馈支路； - 大脑 手臂、手 眼睛 输入 输出 眼睛 书位置 手位置 图1-2 速度控制系统原理图 +- -K SM TG +- FD △u u0 KZ CF + - uT ia uFD ua n uCF CF 触发器 ChuFa qi KZ 可控硅整流器 Kekonggui Zhengliu qi SM 伺服马达 Sifu Mada Sever Motor TG 测速发电机 Tachometer Generrator FD 放大器 FangDa qi uCF 栅极电压； V 电源电压； uFZ 负载电压； uFZ uCF V uCF↑ V uFZ 负载 u(t)：控制信号，被控对象的输入； y(t)：反馈信号； r(t)：(系统)输入信号，控制指令，参考输入； c(t)：(系统)输出信号，被控量； 反馈控制系统方框图 n(t)：扰动信号，干扰信号； - 控制器 被控对象 反馈 c(t) n(t) u(t) ε(t) r(t) y(t) ：偏差信号 求和器，比较器，相加点；有多个输 入信号，只有一个输出信号；输出信 号值是所有输入信号值的代数和。 用到多处。 分支点；信号引出点；即一个信号引 - 控制器 被控对象 反馈 c(t) n(t) u(t) ε(t) r(t) y(t) 环节 方框；表示一个元件、部件、对象、 过程、系统、环节等等；只能有一个 输入和一个输出。 信号线；信号流向只能是单向的。 入值比较，得出偏差信号；作为控制器 的输入信号； 4.反馈控制系统的基本组成 (P4) 从系统(典型方框图)的输入端开始叙述： 给定元件：给出系统控制指令或参考输入信号； 控 制 器：包括放大元件 (将弱信号放大) 和校正 元件 (改善系统性能) ，有时也包括执行 元件 (功率驱动) ； 被控对象：是控制系统的主要部分，有时将执行 元件作为被控对象的组成部分； 测量元件：监测系统中的变量，主要检测被控的 的物理量； 的大脑，执行元件是系统的手脚。 控制系统的组成部分还应考虑到作用在系统 上的扰动因素 (负载扰动、环境因素变化等) 。 自动控制系统的重要作用就是克服扰动对系 自动控制理论的主要研究对象是 (负) 反馈控 统的影响。 5.自动控制系统基本控制方式 ⑴ 反馈控制方式：是控制系统的主要控制方式。 优点：能够抑制任何内部、外部扰动对被控量的 制系统。 影响，控制精度高； 缺点：结构复杂，系统分析和设计较困难。 ⑵ 开环控制方式：信号从系统输入端顺向流到 环控制方式的控制器必须针对作用信号类别和 对于系统的控制指令，开环控制器 ( 输入 生影响。该控制方式也称为顺馈控制方式。开 类型设计。 补偿环节 ) 应使系统输出快速无误差地跟随指 令信号的变化。 对于系统的干扰信号，在干扰信号可以测 测量的前提下，开环控制器 (扰动补偿环节) 应 使系统输出尽可能地不受干扰信号的影响。 优点：结构简单，系统分析和设计较简便。 缺点：不能补偿其他因素对系统输出的影响。 具有两种控制方式的优点。 例 ( 习题1-4 ) 热交换器原理如图所示，