自动控制系统基本知识01.pptVIP

自动控制基本知识 引 言 什么是自动控制? 要把数吨重人造卫星送入数百公里高空的轨道，使其所携带的各种仪器能长期使用、准确地工作，就必须保持卫星的正确姿态，使它的太阳能电池一直朝向太阳，无线电发射天线一直指向地球；  要使数控机床能加工出高 精度的工件，就必须保证 其工作台或刀架的进给量 准确地按照程序指令的设 定值变化； 所有这一切都是以高水平的自动控制技术为前提的。 交通系统： 制造系统： 家用电器： 电扇：控制转速 什么是自动控制系统? 自动控制系统是指能够对被控对象的工作状态进行自动控制的系统。它是控制对象以及参与实现其被自动控制的装置或元部件的组合，一般由控制装置和被控对象组成。一般包括三种机构：测量机构、比较机构、执行机构。 自动控制系统的功能和组成是多种多样的，其结构有简单也有复杂。它可以只控制一个物理量，也可以控制多个物理量甚至一个企业机构的全部生产和管理过程；它可以是一个具体的工程系统，也可以是比较抽象的社会系统、生态系统或经济系统。 控制系统分析：已知系统的结构参数，分析系统的稳定性，求取系统的动态、静态性能指标，并据此评价系统的过程称为控制系统分析。 控制系统设计（或综合）：根据控制对象和给定系统的性能指标，合理的确定控制装置的结构参数，称为控制系统设计。 自动控制理论的发展 随着自动控制技术的广泛应用和迅猛发展，出 现了许多新问题，这些问题要求从理论上加以解决。 自动控制理论正是在解决这些实际技术问题的过程 中逐步形成和发展起来的，它是研究自动控制技术 的基础理论，是研究自动控制共同规律的技术科学。 按其发展的不同阶段，可把自动控制理论分为经典 控制理论和现代控制理论两大部分。 古典控制理论以传递行数为基础研究单输入-单输出一类定常控制系统的分析与设计问题。这些理论由于发展较早，现已臻成熟。在工程上也比较成功地解决了如伺服系统与恒值系统自动控制的实践问题。 现代控制理论是在古典控制理论基础上随着科学技术发展和工程实践需要而迅速发展起来的。它以状态空间法为基础，研究多输入-多输出、时变、非线性、高精度、高效能等控制系统的分析与设计问题。它物流在数学工具、理论基础，还是研究方法上都不是古典控制理论的简单延伸和推广,而是认识上的一次飞跃。最优控制、最佳滤波、系统辨识、自适应控制等理论都是这一领域的主要课题。 自动控制系统的分类 从信号传送的特点或系统结构特点分类： 可以将控制系统分为开环控制系统、闭环控制系统和复合控制系统三大类。 按输入量的特点分类： 可以将控制系统分为定值系统、随动系统、程序系统 应用顺馈减小系统响应控制信号的误差，是在反馈系统的基础上，引入控制信号的微分（一般为一阶、二阶微分）作为系统的附加输入而实现的 优点：具有很高的控制精度，可以抑制几乎所有的可量测扰动 缺点:补偿器的参数要有较高的稳定性 定值系统:这类系统即白动调节系统，其输入量是定值(根据工艺过程的需要，允许调整为另外的值)，要求系统的输出量也保持相应的定值，如电动机白动调速、恒温、恒压、恒流等白动控制系统。 随动系统:这类系统的输入量是随意变化着的，要求系统的输出量，能以一定的精确度随输入量的变化作相应的变化。因此，也称之为自动跟踪系统。如机床的仿形控制、雷达自动跟踪目标。 程序系统:这类系统的特点是系统的控制作用按预先制定的程序或跟随某一参数的变化而变化。如按预先制定的引导雷达跟踪目标。 一个自动控制系统由若干个环节组成，每个环节有其特定的功能。自动控制系统的组成和信号的传递情况常用方框图表示，在方框图中，系统的各环节用方框表示，环节间作用信号的传递情况用箭头表示。 闭环控制系统方框图的组成、名词术语 控制装置:外加的设备或装置，亦叫控制器。 受控对象:被控制的机器或物体。 给定元件：其职能是给出与期望的被控量相对应的系统给定值。 比较元件：其职能是把测量到的被控量实际值与给定元件给出的输入量进行比较，求出他们之间的偏差。 测量元件：其职能是检测被控制量的物理量。 闭环控制系统方框图的组成、名词术语 放大元件：其职能是将比较元件给出的偏差 信号进行放大，用来推动执行元件去控制受 控对象。如：晶体管、集成电路、晶闸管等组成的电压、功率放大器。 执行元件：其职能是直接推动受控对象，使其被控量发生变化。如：阀门、电机、液压马达等。 校正元件：也叫补偿元件，它是结构或参数便于调整的元件。用串联或并联（反馈）的方式连接于系统中，以改善系统的性能。如：电阻、电容 组成的无源或有源网络，还有计算机。 闭环控制系统方框图的组