【2017年整理】控工1.ppt

控制工程基础;;主要内容： 1. 维纳及其《控制论》，控制中的三要素 2. 基本控制方式、特点及其比较 3. 反馈控制系统的基本组成 4. 控制系统分类 5. 控制系统分析与设计的提法，基本要求; 控制论是一种现代科学的方法论，它所提供的科学方法，对我们分析问题解决问题是十分重要的，它还在不断地发展和完善，其定义和规定的研究内容也众说不一，主要有以下几种说法：; 根据维纳的定义,关于“控制论”的较公认的说法是：;控制论产生的基础： 任何一门学科的产生都是来源于人们的社会实践活动、社会生产活动，都有它产生的实践基础和理论基础。;维纳是如何发现问题、提出并创立了控制理论的呢？;;;究竟是什么使得尽管在质的方面有着天壤之别的机器和人在行为活动中，有如此相似的过程呢？; 信息在控制中的作用 要使控制行为得以实现，就要求控制部分以某种方式给予受控部分以影响，受控部分就按照影响变化自己的行为，这种联系和影响是什么？如：电、力、风、生物电脉冲……等等。 共同点：控制内容的消息----信息，正是控制部分和受控部分之间发生了这种信息的联系、信息的运动，控制过程才得以实现。 控制过程就是系统中信息运动的过程。 ; 控制器工作，实际上就是以某种方式向机器 (装置、设备或环节等）发出信号。机器接受信息的地方叫输入端。机器接受到控制信息产生一系列动作，去完成指定工作，产生这些运动的地方叫执行机构或控制机构。机器完成了指定的工作，产生出工作效果的地方叫输出端。 如： 开汽车 用手取物 方向盘 手臂神经 输入端 转动机构 手臂、肌肉、大脑 执行机构（控制机构） 车轮 手指 输出端 力 生物电 信息 ; 控制论所研究的课题之一，就是控制系统中信息运动的规律性，控制的过程就是借助不同形式、不同载体的信息运动去指挥各种物质运动和能量转换。; 控制理论中称信息的双向运动称为“反馈联系”。 “反馈”是指：控制系统把信息传输出去后，又将信息的作用返回到控制系统，并对控制系统的再输出产生影响。;反馈是如何调节控制行为的呢？ 反馈调节可以看成是一种原因与结果（因果）不断相互作用的关系。反馈的作用方式是控制论中要研究的主要问题。 反馈有两种方式：正反馈、负反馈。;发展前景： 向大系统理论发展 规模庞大 结构复杂 功能综合 因数众多…… 向智能控制系统发展 自组织 自学习 自修复 自繁殖……; 控制论的基本概念和方法是人类认识史上的一个飞跃，开辟了认识世界的新途径。;信息是人类对自然和人类自身能量变换状态的描述。信息分为两类： 自然信息：人类对自然界能量变换状态的描述 社会信息：人类对人类自身一切社会活动所产生的能量变换状态的描述;人类社会发展的三个时代;2. 基本控制方式、特点及其比较;②自动控制系统 自动控制系统是指能够对被控制对象的工作状态进行自动控制的系统。 组成：控制装置----对被控对象起控制作用的 设备的总体。 被控对象----要求实现自动控制的机器、 设备和生产过程。;③-1开环控制 开环控制是指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。 特点：信号流动的单向性 无反馈 开环系统是指具有开环控制方式的控制系统。开环系统的输出量不对系统的控制发生作用。;例1 电加热炉 ;例2 直流电机转速的开环控制 ;开环系统的特点： a. 简单，给定一个输入量，便对应有一个输出量。 b. 精度主要由（控制装置）元器件的精度和干扰决定。不具备修正由于干扰而引起的系统的偏差。因而使用受到限制。; ③-2 闭环控制 闭环控制是指控制装置与被控对象之间既有顺向作用，又有反向联系的控制。 特点：信号流动的双向性 有反馈 闭环系统是指具有闭环控制方式的控制系统。闭环系统的输出量对系统的控制发生作用，它可以实现复杂而又准确的控制。;例3：电加热炉的闭环控制方式;例4：直流电机转速的闭环控制 （图中G为测速发电机）;负反馈控制（闭环控制）的精髓;开环控制与闭环控制的比较： a. 稳定性 b. 精度 c. 抗干扰 d. 结构、功率;③-3复合控制 复合控制是指将开环控制方式和闭环控制方式组合在一起的控制方式。实质上，它是在闭环回路的基础上，附加一