1-1人工控制和自动控制.pptVIP

* 在控制系统中，控制装置对被控对象所施加的控制作用，若能取自被控量的反馈信息，即根据实际输出来修正控制作用，实现对被控对象进行控制的任务，这种控制原理称为反馈控制原理。正是由于引入了反馈信息，使整个控制过程成为闭合的。因此，按反馈原理建立起来的控制系统，叫做闭环控制系统。在闭环控制系统中，其控制作用的基础是被控量与给定值之间的偏差。 人本身就是一个具有高度复杂控制能力的闭环系统。比如，人可以用手拿到放在桌上的书等物，体现了闭环控制的原理。 直流电动机转速闭环控制的例子。 * 电动机 转速 给定 位置 功率 放大器 电位器 + - 负载扰动 测速发动机 uf ur e ua M 功率 放大器 电动机 负载 电 位 器 F 测速发动机 * 闭环控制的特点： ① 控制作用不是直接来自给定输入，而是系统的偏差信号，由偏差产生对系统被控量的控制； ② 系统被控量的反馈信息又反过来影响系统的偏差信号，即影响控制作用的大小。这种自成循环的控制作用，使信息的传递路径形成了一个闭合的环路，称为闭环。 ③ 提高了控制精度。 闭环控制系统的典型方框图如图所示。 控制器 被控对象 反馈元件 输入 输出 + - 偏差 * 三.开环与闭环控制系统的比较 闭环系统的优点是采用了反馈，因而使系统的响应对外部干扰和内部系统的参数变化均相当不敏感。这样，对于给定的控制对象，有可能采用不太精密且成本较低的元件构成精密的控制系统。在开环情况下，就不可能做到这一点。 从稳定性的观点出发，开环控制系统比较容易建造，因为对开环系统来说，不存在稳定性的问题。但是在闭环系统中，稳定性则始终是一个重要问题。因为闭环系统可能引起过调误差，从而导致系统做等幅振荡或变幅振荡。 工程上常采用的复合控制方法，就是把两者结合起来使用。复合控制实质上是在闭环控制回路的基础 * 结 束 自动控制技术 第一章　自动控制的基本概念 主要内容： 　　1.人工控制与自动控制 2.开环控制 3.闭环控制 4.自动控制系统的组成 5.自动控制系统的分类 * 1.1人工控制与自动控制 * 1.1.1 自动控制问题的提出 一个简单的水箱液面，因生产和生活需要，希望液面高度h 维持恒定。当水的流入量与流出量平衡时，水箱的液面高度维持在预定的高度上。 水箱 流出 流入 h 当水的流出量增大或流入量减小，平衡则被破坏，液面的高度不能自然地维持恒定。 * 这种出水量与进水量的不平衡现象必然要经常发生的。这使得这种“水位恒定的要求”变得难以实现了。 所谓控制就是强制性地改变某些物理量（进水量），而使另外某些特定的物理量（如被控量液面高度h）维持在某种特定的标准上。人工控制的例子。 水箱 （控制对象） 流出 流入 h 这种人为地强制性地改变进水量，而使液面（被控量）高度维持恒定的过程，即是人工控制过程。 * 1.2.2 自动控制的定义及基本职能元件 1.自动控制的定义 自动控制就是在没有人直接参与的情况下，利用控制器使被控对象（或过程）的某些物理量（或状态）自动地按预先给定的规律去运行。 水箱 流出 流入 h 控制器 浮子 当出水与进水的平衡被破坏时，水箱水位下降(或上升)，出现偏差。这偏差由浮子检测出来，自动控制器在偏差的作用下，控制阀门开大(或关小)，对偏差进行修正，从而保持液面高度不变。 * 2. 自动控制的基本职能元件 自动控制的实现,实际上是由自动控制装置来代替人的基本功能，从而实现自动控制的。画出以上人工控制与自动控制的功能方框图进行对照。 水箱 流出 流入 h 水箱 流出 流入 h 控制器 浮子 眼睛 ? 浮子 大脑 ? 自动控制器 肌肉、手 ? 执行元件 * 比较两图可以看出，自动控制实现人工控制的功能，存在必不可少的三种代替人的职能的基本元件： 气 动 阀 门 希望液位 实际液位 浮 子 控制器 水 箱 肌肉和阀门 希望液位 实际液位 大 脑 水 箱 眼 睛 * 执 行 元 件 参考输入 输出 测量变送元件 控制器 对 象 扰动输入 测量元件与变送器（代替眼睛）； 自动控制器（代替大脑）； 执行元件（代替肌肉、手）。 这些基本元件与被控对象相连接，一起构成一个自动控制系统。下图是典型控制系统方框图。 案例 自动调温空调 * 调节风门 希望温度 实际温度 温度传感器 控制器 空调 小结 人工控制 自动控制 控制量和被控对象 自动控制的基本