机械工程控制基础第01篇.ppt

分支点 R R R + R C R±C + 部件名称 ur uc 由于框图能够清晰明了地表征控制系统的组成及工作情况，所以在自动控制中被广为采用。 (b) (a) (c) 再来看刚才分析过的水箱液面控制系统： 课本上还有直流随动系统的例子，请同学们自己分析。 分支点 R R R + R C R±C 部件名称 ur uc 下面简单讲述框图的构成： 有三个基本单元。 (1)引出点：表示信号的引出，箭头表示信号传递方向(图a)； (2)比较点：表示两个或两个以上的信号在该处进行减或加 的运算，“-”号表示信号相减，“+”号表示信号相加(图b); (3) 方框：输入信号置于方框的左端，输出信号置于方框的 右端，方框中填入部件的名称(图c)。 (b) (a) (c) + 第三节 开环控制和闭环控制 工程中常见的自动控制系统多种多样，其结构和用途也各不相同。尽管如此，一般的自动控制系统都具有如下的典型方框图，如图所示。 Closed loop Open loop 控制器 上述框图可简化为下图： 自动控制系统的框图 输出量 + 控制器 被控对象 控制作用 反馈环节 c(t) e(t) b(t) 给定环节 r(t) 控制器 给定环节——产生参考输入信号的元件，如电位器、旋转变压器等。 控 制 器——它的输入是系统的误差信号，经其变换运算后，产生期望的控制信号去控制被控对象。 被控对象——它受控制器输出量的控制，其输出就是系统的被控制量。 反馈环节——将被控制量转换为主反馈信号的装置，这个装置一般为检测元件 。 1、系统构成 自动控制系统的框图 输出量 + 控制器 被控对象 控制作用 反馈环节 c(t) e(t) b(t) 给定环节 r(t) 2、定义各信号量 r(t)——系统的参考输入量(简称输入量或给定量)； c(t)——系统的输出量 (又称被控制量)； b(t)——系统的主反馈量，它是与被控制量成正比或为某种函数的信号，其物理量纲必须与参考输入相同。因为只有相同量纲的信号，才能在比较点处进行相减运算。 e(t)——系统的误差，等于参考输入与主反馈量之差， e(t) = r(t) - b(t) 。 请同学们将这些基本概念、定义搞明白，以利于后面知识的学习！！ 自动控制系统的框图 输出量 + 控制器 被控对象 控制作用 反馈环节 c(t) e(t) b(t) 给定环节 r(t) 开环控制是一种最简单的控制方式。特点：在控制器与被控对象之间只有正向控制作用而没有反馈控制作用，即系统的输出量对输入量没有影响。输入量直接送入控制器，产生控制量作用于被控对象，从而改变被控制量。可以用如下方框图来表示。 开环控制系统 闭环控制系统 一、开环控制与闭环控制的概念 （－）开环控制与开环控制系统（定义、优缺点） 实际应用的控制系统中，根据有无反馈作用，又可分为： 输出量 控制器 被控对象 参考输入 c(t) r(t) 开环控制系统 输出量 + 控制器 被控对象 控制作用 反馈环节 c(t) e(t) b(t) 给定环节 r(t) Open loop control system 例如：直流电动机转速开环控制系统 给定电压ug经放大后产生电枢电压ua，当电动机励磁电压恒定时，改变ua可得到不同的转速n。n与ua具有一一对应的关系。例如当u=ua1时，n=n1；该系统的信号通路不闭合，所以是开环系统。当有扰动引起转速变化时，无法克服扰动造成的影响，因此ua与n之间的对应关系是不准确的。要进行补偿就必须借助人工改变输入电压ua。 ug 电位器 电动机 负载 功率 放大器 ua n-----ua （二）闭环控制与闭环控制系统 闭环控制系统方框图 凡是系统的输出端与输入端之间存在反馈回路，即输出量对控制作用具有直接影响的系统称为闭环控制系统。如下图所示。 偏差量 输出量 + 控制器 控制量 被控对象 输入量 测量元件 反馈量 Closed loop control system 将检测得到的输出量回送到系统输入端，并与输入量进行比较，构成信号的反馈。输入信号与反馈信号之差即为偏差信号，该偏差信号作用于控制器，使系统的输出量趋于给定的数值，这就是闭环控制，也称为反馈控制，其实质就是利用负反馈来减少或消除系统的偏差。 偏差量 输出量 测量元件 + 控制器 控制量 被控对象 输入量 反馈量 反馈控制是一种基本的控制规律，它具有自动修正被控制量偏离给定值的作用，因而可以抑制内部扰动及外部扰动的影