自动控制系统-西南科技大学网络教育学院.PPT

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自动控制系统-西南科技大学网络教育学院

计算机工业控制 ? 主讲:周红燕 ? 邮箱:zhousonghy@ 内容简介 本课程的主要内容包括三部分:第一部分主要介绍微机自动控制基础知识、微机控制系统分类及发展简介、微机接口技术等,包含1、2、3章;第二部分是主要的控制技术,包含第四章的数字PID控制技术和第五章的开环控制;第三部分是微机控制系统的设计,包含硬件和软件设计,其中第八章对一般工业微机控制系统可能碰到的问题作了全面系统的介绍,而第九章则从微机工业应用系统的整体设计出发,从硬件和软件的角度全面介绍了如何设计微机控制系统。其学习目的在于使学生了解微机控制系统的基本知识,掌握常用的接口技术和控制算法,掌握微机控制系统的软硬件设计方法。 第一章??? 自动控制基本理论知识 本章主要介绍微机自动控制系统中自动控制系统、自动控制理论的基本概念及连续控制系统的数学模型。 * 西南科技大学网络教育 西南科技大学网络教育系列课程 1.1微机自动控制系统的基本概念 一、自动控制系统 (一)自动控制 控制系统的控制分人工控制和自动控制。 自动控制是指在没有人直接参与下,利用控制器(如机械装置、电子装置或电子计算机)使生产过程或被控对象的某一物理量(温度、压力、液面、流量、速度、位移、成分等)准确地按照规定的规律运行,使其具有所希望的状态和性能。 能够实现这种自动控制的装置称为控制器。 (二)系统 定义:若干元素为了某一目的有机的相互结成的一个总体。 基本属性:整体性、各元素之间的关联性、人所以把它当作系统的目的性。 (三)自动控制系统 定义:由控制器、被控对象等部件为了一定的目的有机地联结的一个进行自动控制的总体。 属性:除了具有系统的三种基本属性外,还具有一定的个性,即它是一个动态系统,并在其中存在着自动控制作用。 二、自动控制理论 (一)定义:以自动控制系统为研究对象,用动力学的方法在运动和发展中考察系统,揭示出所有类型或某些类型系统所共有的普遍规律,并在此基础上指出将理论用于工程的途径。 (二)任务:采用数学方法对自动控制系统进行分析和综合。 分析:在给出数学模型的基础上确定系统的性能。 综合:在对系统性能提出要求的基础上,确定一个满足要求的系统模型。 (三)分类 1.? 经典控制理论:以传递函数为基础,研究单输入—单输出控制系统的分析和设计。 2. 现代控制理论:以状态空间法为基础,研究多输入—多输出、变系数、非线性等控制系统的分析和综合。 三、 自动控制系统的分类 (一)按信号的传递路径分类(按控制系统有无反馈来分) 1.开环控制系统 (1)定义:系统的被控制量对系统的控制量没有影响,即被控制量只能受控于控制量,而对控制量无反作用,也称为前馈控制系统。如图1.1所示。 图1.1 炉温控制系统 (2)方框图: 控制器 被控对象 控制量 被控制量 (3)? 特点 ①:作用信号由输出单方向传递,不对输出量进行检测,或虽进行检测但不对系统工作起控制作用; ②:外部条件和系统内部参数保持不变时,对于一个确定的输入量,总存在一个与之对应的输出量; ③:控制精度取决于控制器及被控对象的参数稳定性,易受干扰影响,缺乏精确性和适应性。 2.闭环控制系统(反馈控制系统) (1)反馈:输出量通过适当的测量装置将检测信号的全部或一部分返回输入端,使之与输入量进行比较。 (2)反馈控制系统 在负反馈(输入量与反馈量相减)的基础上,用“检测偏差以纠正偏差”的这一控制原理组成的系统,因为此类系统信息的传递途径有一个自动的闭合环路,所以也称闭环控制系统。 图1.2 闭环炉温控制系统 图1.3 炉温控制系统原理框图 (3)特点 ①:由负反馈构成闭环,利用偏差信号进行控制; ②:对于外界扰动和系统内部参数的变化等引起的误差能自动纠正; ③:系统元件参数配合不当,容易产生振荡,使系统不能正常工作,存在稳定性问题。 ? 3.开环系统与闭环系统的区别 开环系统:没有反馈通道,结构简单,易实现; 闭环系统:有反馈通道,抗干扰能力强,对外扰动和内扰动引起的偏差能自动纠正,精度高,存在稳定性问题,设计与制造困难。 (二)按控制作用的特点(即给定量的运动规律)分类 1.? 恒值控制系统(自动整定系统) 任务: 保证系统在任何扰动作用下,输出量以一定精度接近给定量,而给定量一般不变或缓慢变化,如温度、压力、流量、湿度、液位等参量的恒值控制。 分析设计的重点:研究各种扰动对被控对象的影响,从克服扰动影响的角度进行分析设计、计算。 ? 2.? 随动系统(自动跟踪系统) 任务: 在各种情况下,输出量以一

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