自动控制原理部分章节归纳总结.pdf

给定量（参考输入）：人为给定的并且要求系统输出量参照变化的外部指令信号，位于系统 的输入端。给定量与期望的输出量之间一般存在着物理量纲转换关系。给定量可以是常值， 也可以是随时间变化的已知函数或未知函数。 ● 被控量（输出量） ：位于系统的输出端，被控对象中某个需要被控制的物理量，它与 给定量之间存在一定函数关系。 ● 干扰（扰动信号）：由某些因素（外部和内部）引起的、对系统被控量产生不利影响的 信号。 ● 反馈：把取出的输出量送回输入端，并与输入信号相比较产生偏差信号的过程。若是从 系统输出端到系统输入端，这种反馈称为主反馈；而其他反馈称为局部反馈。若反馈的信号 与输入信号相减，使产生的偏差越来越小，则称为负反馈；反之，则称为正反馈。 ● 前向通道： 系统的给定量端（输入）到被控量端（输出）所经过的通路。 ● 偏差： 给定量与反馈量之差。 ● 误差：系统输出量的实际值与期望值之差。系统期望值是理想化系统的输出，实际中很 难达到。在单位反馈情况下，期望值就是系统的给定量，则误差就等于偏差。 ● 系统：一些部件的组合，能完成一定的任务。系统的概念可以应用于抽象的动态现象。 闭环(反馈)控制系统的特点 (1) 系统内部存在反馈，信号流动构成闭回路； (2) 偏差起调节作用。 由于存在输出量反馈，使系统能在存在无法预计扰动的情况下，自动减少系统的输出量与参 考输入量（或者任意变化的希望的状态）之间的偏差，故称之为反馈控制。 反馈本质——测量偏差，利用偏差，减少（乃至消除）偏差 1. 反馈控制方式（闭环控制方式） 工作原理：根据被控量的反馈信息，即实际输出量，来修正控制装置对被控对象的控制作用， 实现控制任务。 2. 开环控制方式 工作原理：在控制器和被控对象之间只有正向控制而没有反馈控制，即系统的输出量对控 制量没有影响 反馈控制系统的特点: 偏差控制，可以抑制内、外扰动对被控制量产生的影响。精度高、结构复杂，设计、分 析麻烦。 开环控制系统的特点： 顺向作用，没有反向的联系，没有修正偏差能力，抗扰动性较差。结构简单、调整方便、 成本低。 3. 复合控制方式 工作原理：闭环控制与开环控制相结合的一种自动控制系统。在闭环控制的基础上，附加一 个正馈通道，对干扰信号进行补偿，以达到精确的控制效果。 1.3 自动控制系统的分类 特点： 各变量及其导数以一次幂形式出现， 且无常数项和交叉相乘项；——线性 各系数都是常数——定常 系统中各信号随着时间连续变化——连续 线性定常连续系统包括：  恒值控制系统  随动系统，包括伺服系统  程序控制系统 （1）恒值控制系统 系统的输入信号是某一恒定的常值，要求系统能够克服干扰的影响，使输出量在这一常值附 近微小变化。 例：连续生产过程中的恒温、恒压、恒速等自动控制系统。 （2 ）程序控制系统 系统的输入信号是某一已知的时间函数（不是常数），要求系统按照该时间函数进行顺序操 作,例：数控机床按给定程序加工一个工件、家用洗衣机等。 3 ）随动控制系统 系统的输入信号是一个未知的随时间任意变化的函数，要求输出量能够精确地跟随输入信 号变化，称为随动控制系统。 随动控制系统中的被控量是机械位置或其导数时，称为伺服控制系统。 例：导弹自动跟踪 系统等。 2 线性定常离散控制系统（m≤n） a c(k n) a c(k n 1) a c(k 1) a c(k ) 0 1 n1 n b r(k m) b r(k m 1) b r(k 1) b r(k ) 0 1 m1 m r：输入采样序列。 c：输出采样序列 总结：（1）、（2 ）线性系统具有齐次性、叠加性。 3 非线性控制系统（系数与变量有关） 2 d y (t) dy(t) 2 2 y (t) y (t) r(t) dt dt 自动控制系统的基本要求 对于线性定常系统，性能指标主要包括三个方面内容：稳定性、快速性、准确性。 稳（基本要求） 准 （稳态要求）快（动态要求） 1. 稳定性 一个控制系统能正常工作的首要条件，不稳定的系统不能实现预定任务。