工程控制原理 第一章.ppt

第一章 绪论 《工程控制原理》 第一章 绪论 1.1 自动控制系统的发展简史 定义：机械控制工程是自动控制理论在机械工程中应用的一门技术科学。 电器自动控制化工自动控制交通控制等 定义： 自动控制：是在没有人的直接参与下，利用控制装置或控制器使被控制对象或过程自动地按预定的规律运行。  自动控制的应用：一、自动控制技术应用于军事、航天领域  火炮、雷达的自动跟踪系统； 人造卫星；  宇宙飞船二、自动控制技术应用于工业生产过程  轧钢过程； 工业窑炉； 石油化工；  水泥建材； 玻璃、造纸等。 三、自动控制技术应用于现代农业生产  自动灌溉； 农产品质量检测；  疫情检测等。 四、自动控制技术应用于其他领域  由于计算机技术的诞生和飞速发展，使得控制技术不断提高，现已扩大到经济与社会生活的各个领域，如通信、交通、医学、环境保护、经济管理等领域，自动控制技术已成为现代社会不可缺少的重要组成部分。  自动控制系统和人工控制系统是极相似的：①测量：后者靠人的眼睛，而前者由热电偶 输出V2来测量。②比较：后者靠人的头脑，而前者靠自动控 制器。③执行：后者靠操纵者的手，而前者由电机减 速器等完成。 共同规律：用检测到的偏差去纠正偏差。没有偏差便没有调节过程。这一偏差是通过反馈建立起来的。 偏差是控制系统的作用信号。 输出量（被控制量，被调节量）：在自动控制系统中，按给定的要求需要加以控制的物理量。输入量（控制量，给定量）：作为输出量的控制信号，而加给自动控制系统的信号量。干扰量（扰动量）：是指使被控量偏离期望值的不利因素。如果干扰产生于系统的内部叫内部干扰。干扰产生于系统的外部叫外部干扰。  恒温箱温度自动控制系统职能方块图 1.3 控制系统的分类 控制系统的类型是多种多样的，按照其控制的特点和方式可以分以下几种：一 、按系统有无反馈通道来划分1、 开环系统：输出端与输入端之间没有反馈通道联系的系统。特点:开环系统的输出量对系统的控制作用是没有影响的；系统的结构简单、成本低。但当系统受到干扰以后，输出量就会偏离规定值而产生误差，因此控制精度低。 闭环系统 3、程序控制系统： 输入量按照预先编定的程序而变化的系统。 如数控机床的进给系统：如加工一个零件，按照粗加工外圆——钻孔——倒角——精加工外圆等工序，使数控机床按照此程序工作的系统。? 四、按控制系统输入与输出的数目来分： 单输入单输出控制系统（SISO)。 多输入多输出控制系统 （MIMO）。  本门课主要是单输入单输出，线性定常控制为主。介绍控制系统的分析设计方法。  一： 稳定性：是指系统在动态过程中的振荡倾向及其恢复能力。对于稳定的系统，当输出量偏离平衡状态时，应能随着时间趋于收敛，并且回到初始的平衡状态。 二： 准确性：控制系统的精确性即控制精度。如：恒温值规定500度，控制系统可能在495-505之间。也可能在490-510之间，前者精度高，后者精度差。三：快速性：是指当系统的输出量与输入量之间产生偏差时，消除这种偏差的快速程度。随动系统需注意，不同系统有不同要求，稳定性第一位。  本章小节 本章介绍了自动控制理论的应用领域、发展过程和分类。通过一些控制系统实例讨论了手动控制、自动控制、自动控制系统的工作原理、框图、系统分类等相关基本概念。本章作业：  习题1-2、1-4、 二、基本定义 被控制对象：是指要求实现自动控制的机器、设备或生产过程。 如：电机，飞行器，电冰箱，卫星，导弹等。 控制装置：也称控制器，是指对被控对象起控制作用的装置的总称，目的是使被控对象完成既定任务。 自动控制系统：由控制装置和被控对象组成的总体叫做自动控制系统，目的是使被控对象工作状态能自动控制。 反馈：是指输出量通过适当的测量装置把信号全部或一部分返回输入端，使之与输入量进行比较。比较的结果叫偏差，其作用为加强或削弱输入信号。如果引回的信号是加强输入信号的称为正反馈，反之称为负反馈。 反馈量：是指输出端引回到输入端的信号。 偏差量：是指控制量（输入量）与反馈量之差。 误差量：是指理想的输出量与实际输出量的差值。 因此在反馈基础上的“检测偏差用以纠正偏差“的原理又可称为反馈控制原理。? 给定信号 电压功率放大器 控制电机 减速器 调压器 恒温箱 热电偶 U1 U2 _ U0 n n0 U 温度