自控-绪论Chen.ppt

2.稳态精度(准) 3.动态过程(好) 稳态精度是指系统过渡到新的平衡工作状态以后,或系统对抗干扰重新恢复平衡后,最终保持的精度。稳态精度与控制系统的结构及参数,输入信号形式有关。 动态过程是指控制系统的被控量在输入信号作用下随时间变化的全过程,衡量动态过程的品质好坏常采用单位阶跃信号作用下过渡过程中的超调量,过渡过程时间等性能指标。 对于一个实际系统其输入信号往往是比较复杂的,而系统的输出响应又与输入信号类型有关。因此,在研究自动控制系统的响应时,往往选择一些典型输入信号,并且以最不利的信号作为系统的输入信号,分析系统在此输入信号下所得到的输出响应是否满足要求，估计系统在比较复杂信号作用下的性能指标。 1.阶跃函数 它的数学表达式为： 常采用的典型输入信号有： 它表示一个在t=0时刻出现的，幅值为A的阶跃变化函数，如图所示。在实际系统中，如负荷突然增大或减小，流量阀突然开大或关小均可以近似看成阶跃函数的形式。 A=1的函数称为单位阶跃函数，记作1(t)。因此，幅值为A的阶跃函数也可表示为： 出现在 时刻的阶跃函数，表示为： 2.斜坡函数（等速度函数） 它的数学表达式为: 斜坡函数从t =0时刻开始，随时间以恒定速度增加。如图所示。A=1时斜坡函数称作单位斜坡函数。 斜坡函数等于阶跃函数对时间的积分，反之，阶跃函数等于斜坡函数对时间的导数。 它的数学表达式为: 曲线如图所示。当A=1时，称为单位抛物线函数。抛物线函数是斜坡函数对时间的积分。 3.抛物线函数（等加速度函数） 4.脉冲函数 它的曲线如图所示，数学表达式为: 其面积为A。即: 面积A表示脉冲函数的强度。 的脉冲函数称为单 位脉冲函数，记作 ，即: 于是强度为A的脉冲函数可表示为 。 表示在时刻 出现的单位脉冲函数，即: 单位脉冲函数是单位阶跃函数的导数 5.正弦函数 它的数学表达式为: 式中A为振幅，ω为角频率，正弦函数为周期函数。 当正弦信号作用于线性系统时，系统的稳态分量是和输入信号同频率的正弦信号，仅仅是幅值和初相位不同。根据系统对不同频率正弦输入信号的稳态响应，可以得到系统性能的全部信息。 自动控制课程的主要任务 本课程的主要内容是阐述构成、分析和设计自动控制系统的基本理论。对实际系统,建立研究问题的数学模型,进而利用所建立的数学模型来讨论构成、分析、综合自动控制系统的基本理论和方法。 作为研究自动控制系统的分析与综合的方法来说,对单输入单输出系统常采用的是时域法,频域法,根轨迹法以及目前广泛应用的计算机辅助设计。 自动控制系统分析与设计工具 造纸机分部传动控制系统 谷物湿度控制系统 教学过程方框图 谢 谢 * * 自动控制系统控制原理方框图 控制对象 执行装置 控制器 测量装置 控制器 比较环节 输入量 偏差 测量值 输出量 控制量 扰动量 控制动作 广义对象 自动控制装置 元素： （1） ：元件 （2） ：信号（物理量）及传递方向 （3） ：比较点（信号叠加） （4） ：引出点（分支、信号强度） （5）+/- ：符号的意义（正、负反馈） 炉温控制系统方框图 (-) ut ug 扰动 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 方框图 ue udo RP1 ug R0 R0 R1 -ut RP2 - + - + + ? TG M udo uc 直流电机调速系统 + 关键点： 工作原理 输入输出 被控对象 中间环节 信号传递 (自动控制系统方块图的绘制) 控制系统 1.2 控制原理与方式 1.开环控制 开环控制系统是指无被控量反馈的控制系统,即需要控制的是被控对象的某一量(被控量),而测量的只是给定信号,被控量对于控制作用没有任何影响的系统。结构如图所示。 控制器 控制对象 扰动 给定值 输出量 控制器 控制对象 扰动 输出量 测量装置 按给定值操纵的开环控制原理方框图 按扰动补偿的开环 控制原理方框图 信号由给定值至被控量单向传递。这种控制较简单,但有较大的缺陷,即对象或控制装置受到干扰,或工作中特性参数发生变化,会直接影响被控量,而无法自动补偿。因此,系统的控制精度难以保证。从另一种意义理解,意味着对受控对象和其它控制元件的技术要求较高。如数控线切割机进给系统、包装机等多为开环控制。 2.反馈控制 —— 闭环控制（核心）