[教学计划]自动控制原理.ppt

东北大学《自动控制原理》课程组 为适应我国对高等学校自动化专业人才培养的需要，充分、合理运用先进教育教学技术，我们根据东北大学自动化专业的教学大纲制作了本电子教案。 由于时间和水平有限，这里只提供了满足课堂教学要求的基本信息。 希望本教案能够为使用相关教材的教师提供方便，并欢迎提出批评和意见。 第1章 自动控制系统的基本概念 第1章 自动控制系统的基本概念 主要内容 开环控制系统与闭环控制系统 闭环控制系统的组成和基本环节 自动控制系统的类型 自动控制系统的性能指标 小结 第1章 自动控制系统的基本概念 学习重点 了解自动控制系统的基本结构和特点及其工作原理 了解闭环控制系统的组成和基本环节 掌握反馈控制系统的基本要求及反馈控制系统的作用 学会分析自动控制系统的类型及本质特征 第1章 自动控制系统的基本概念 课程的性质和特点 自动控制是一门技术学科，从方法论的角度来研究系统的建立、分析与设计问题。 《自动控制原理》是本学科的技术基础课。 第1章 自动控制系统的基本概念 本课程与其它课程的关系 1.1 开环控制系统和闭环控制系统 自动控制 自动控制是在没有人的直接干预下，利用物理装置对生产设备和工艺过程进行合理的控制，使被控制的物理量保持恒定，或者按照一定的规律变化，例如矿井提升机的速度控制、轧钢厂加热炉温度的控制等等。 自动控制系统 自动控制系统是为实现某一控制目标所需要的所有物理部件的有机组合体。 1.1 开环控制系统和闭环控制系统 1.开环控制系统 例1-1 温度控制系统 1.1 开环控制系统和闭环控制系统 1.1 开环控制系统和闭环控制系统 （1）开环控制 只有输入量对输出量产生控制作用，输出量不参与对系统的控制。 （2）开环控制特点 输入量与输出量一一对应 输出量不参与控制 没有抗干扰能力 1.1 开环控制系统和闭环控制系统 2.闭环控制系统 例1-2 温度闭环控制系统 （1）人工闭环控制 1.1 开环控制系统和闭环控制系统 1.1 开环控制系统和闭环控制系统 1.1 开环控制系统和闭环控制系统 ① 闭环控制 把输出量的一部分检测出来,反馈到输入端,与给定信号进行比较，产生偏差,此偏差经过控制器产生控制作用,使输出量按照要求的规律变化。 反馈信号与给定信号极性相反为负反馈,反之为正反馈。 ② 闭环控制特点 输入量与输出量一一对应 输出量参与控制 具有抗干扰能力 1.2 闭环控制系统的组成和基本环节 1.2 闭环控制系统的组成和基本环节 2.闭环控制系统的基本环节 （1）控制对象或调节对象 要进行控制的设备或过程。 （2）执行机构 一般由传动装置和调节机构组成。执行机构直接作用于控制对象，使被控制量达到所要求的数值。 （3）检测装置或传感器 该装置用来检测被控制量，并将其转换为与给定量相同的物理量。 1.2 闭环控制系统的组成和基本环节 （4）给定环节 设定被控制量的给定值的装置。 （5）比较环节 将所检测的被控制量与给定量进行比较，确定两者之间的偏差量。 （6）中间环节 一般包括比较环节和校正环节。 1.2 闭环控制系统的组成和基本环节 (1) 被控对象 (2) 被控量或输出量 (3) 控制量 (4) 设定量或输入量 (5) 扰动量 (6) 反馈量 (7) 偏差量 1.3 自动控制系统类型 1.线性系统和非线性系统 ——按照主要元件的输入输出特性划分 1）线性系统 由线性元件组成的系统，其微分方程中输出量及其各阶导数都是一次的，并且各系数与输入量（自变量）无关。 2）非线性系统 存在非线性元件的系统，其微分方程式的系数与自变量有关。 1.3 自动控制系统类型 2.连续系统与离散系统 ——按照信号传递方式划分 1）连续系统 系统各部分的信号都是连续的模拟量。 2）离散系统 系统的一处或几处，信号是以脉冲序列或数码的形式传递。 1.3 自动控制系统类型 3.恒值系统、随动系统和程序控制系统 ——按照输入量的变化规律划分 1）恒值系统 给定量是恒定不变的。 2）程序控制系统 给定量是按照一定的时间函数变化的。 3）随动系统 给定量按照事先未知的时间函数变化。 1.4 自动控制系统的性能指标 稳定性（稳）、快速性（快）、准确性（准） 系统的过渡过程产生的原因 ： 系统中储能元件的能量不可能突变。 “稳”与“快”描述系统的动态（过渡过程）品质。 “准”描述系统的稳态（静态）品质。 1.4 自动控制系统的性能指标 稳定性 是保证控制系统正常工作的先决条件。 线性控制系统的稳定性由系统本身的结构与参