第一章.ppt2011.ppt

(2) 按控制依据信号性质分类 (3) 按给定值变化规律分类（按输入信号的特征分 ） (4) 按输入输出变量数分类 (5) 按系统特性分类（按描述系统的动态方程分 ） 线性控制系统 输入与输出成正比，可用叠加原理 用线性数学模型描述 例 弹簧秤（在工作区） 非线性控制系统 输入与输出不成正比，不可用 叠加原理 用非线性数学模型描述 例 弹簧秤（不在工作区） (9)按控制规律分类 常规控制（PID） 智能控制 预测控制 最优控制 自适应控制 鲁棒控制 模糊控制 神经元控制 (10) 按控制器实现器件分类 机械型 电动型 气动型 计算机型 综合型 五个字：稳、准、快、壮、省 稳：扰动下不发散 准： 与设定值的偏差小 快： 用最少的时间达到要求 壮： 适应宽范围工况 省： 控制能量最省，波动小，效率高 (8) 按变量的统计特性分类 确定性变量控制系统 系统中的变量被认为是无噪声的 确定性变量 随机性变量控制系统 系统中的变量被认为是有噪声的 随机性变量 变量 时间 变量 时间 1-4 对自动控制系统的基本要求 要提高控制质量，就必须对自动控制系统的性能提出一定的具体要求。尽管自动控制系统有不同的类型，对每个系统都有不同的特殊要求。但总的说来，都是希望设计的控制过程尽量接近理想的控制过程。即系统在某种典型输入信号下，其被控量变化的全过程。 反映系统性能用五个字：稳、准、快、壮、省 最基本的要求用三个字：稳、准、快 全过程 稳态过程：准 动态过程：稳、快 1、基本要求 稳态过程：指控制系统在没有外力作用时，处于一个稳定的平衡状态，系统的输出亦保持其原来状态不变。 动态过程：当系统受到外加信号(给定值或干扰)作用后，由于系统总包含有惯性或贮能特性的元件，被控量不能立即按希望的规律变化，而是随时间t有一个过渡过程，称动态过程。 功率 放大 SM 负载 + + + + u0 n ua 例2 电动机速度开环控制系统 b.按干扰补偿（也称顺馈控制） *干扰→被控量 （单向、无反馈） *特点：抗扰动性好，控制精度较高。 *应用：只适扰动量可测量的场合 按扰动控制的速度控制系统(P6) 负载 功率 放大 放大 电压 SM + + + + + u0 n ua uc ub R ②闭环控制系统（Close-Loop Control System） 又称反馈控制系统（Feedback Control System） 闭环控制:控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系. 输入端 输出端 （双向、有反馈回路） 优点：抑制扰动能力强(能抑制任何内、 外扰动） 能获得满意的动 态特性和控制精度。 特点 缺点：结构复杂，稳定性差些（如果闭环系统参 数的选取不适当，系统可能会产生振荡， 甚至系统失稳而无法正常工作）。 应用：在控制工程中应用广泛。用于动、稳态性能要求较高的场合。 自动控制理论主要研究闭环控制系统。 例 转速负反馈直流电动机调速系统 直流电机 测速发电机 电源和放 大装置 负载 系统组成： Un Uf 给定电压 反馈电压 e=Un-Uf 转速取决于给定电压与反馈电压的差值。 调速系统结构图 un uf e ud n _ 直流电动机 放大器 测速机 ③复合控制系统 组成：闭环+顺馈补偿 闭环控制缺点：可抗干扰，但存在滞后（即输出已发生了变化） 顺馈补偿：在偏差产生之前就进行了防止偏差产生的控制（但一个补偿装置只补偿一种扰动因素，对其余扰动不起作用） 按输入前馈补偿的复合控制 按扰动前馈补偿的复合控制 两种基本形式 解释：反馈控制是在外部（给定或扰动）的作用下，系统的被控量发生变化后才作出相应调节和控制的，在受控对象具有较大时滞的情况下，其控制作用难以及时影响被控量，进而形成快速有效的反馈控制。前馈补偿控制，则在测量出外部作用的基础上，形成与外部作用相反的控制量，该控制量与相应的外部