绪论自动控制原理课件.pptVIP

自动控制原理;什么是自动控制原理：;课程用书;考核方式;第1章 绪论 ;一、控制系统基本概念 1. 控制（Control ）：根据某种原理或方法，使特定对象（被控对象）的某些物理量（被控量）按照预期规律变化的操纵过程。 2.人工控制（Manual Control）：由人直接或间接操作执行装置的控制方式； 3.自动控制（Automatic Control）：无需人去直接或间接操纵执行机构，利用控制装置控制，被控制量自动地按预定的规律变化的过程。;二、人工控制与自动控制示例——水池水位控制1.人工控制;人脑：记住水位的期望值； 人眼：观察水池的实际水位；测量（测量反馈机构） 人脑：将水池的期望值-实际值；比较（比较机构） 人手：调节进水阀门的开度，执行控制作用。执行（执行机构） 是一个反复观察测量、比较、调整执行的过程，力图将水池水位的期望值与实际值之间的差值减为0。;2.自动控制;电位计+连杆—人脑：记住水位的期望值； 浮子—人眼：观察水池的实际水位； 电位计+连杆—人脑： 反映误差（=水位的期望值-实际值）； 电动机—人手：调节进水阀门开度，执行控制作用。 是一个反复观察测量、比较、调整执行的过程，力图将水池水位的期望值与实际值间的差值减为0，即误差为0 （反馈控制原理） 。; 控制系统的类型很多，它们的结构类型和所完成的任务也各不相同。控制系统从信息传送的特点或系统的结构特点来看可分为开环控制系统和闭环控制系统，以及同时具有开环结构和闭环结构的复合控制系统。 ;示例——直流电动机开环调速系统 ; 只有输入量的前向控制作用，输出量并不反馈回来影响输入量的控制作用，因而，我们将它称为开环控制系统（Open-Loop Control System）。; 开环系统的优点——结构简单，系统稳定性好，调试方便，成本低。因此，在输入量和输出量之间的关系固定，且内部参数或外部负载等扰动因素不大，或这些扰动因素可以预测并进行补偿的前提下，应尽量采用开环控制系统。 开环控制的缺点——当控制过程中受到来自系统外部的各种扰动因素，如负载变化、电源电压波动等，以及来自系统内部的扰动因素，如元件参数变化等，都将直接影响到输出量，而控制系统不能自动进行补偿，抗干扰性能差。因此，开环系统对元器件的精度要求较高。 ;; 直流电动机转速闭环控制系统方块图; 闭环控制系统（Close-Loop Control System）又称反馈控制系统（Feedback Control System），是在闭环控制系统中，把输出量检测出来，经过物理量的转换，再反馈到输入端去与给定值（参考输入）进行比较（相减），并利用比较后的偏差信号，以一定的控制规律产生控制作用，抑制内部或外部扰动对输出量的影响，逐步减小以至消除这一偏差，从而实现要求的控制性能。 ; 闭环控制的优点——抑制扰动能力强，与开环控制相比，对参数变化不敏感，并能获得满意的动态特性和控制精度。 闭环控制的缺点——引入反馈增加了系统的复杂性，如果闭环系统参数的选取不适当，系统可能会产生振荡，甚至系统失稳而无法正常工作，这是自动控制理论和系统设计必须解决的重要问题。;结论： 无论是人工控制还是自动控制，它们都需要检测偏差，这一偏差是给定值与由被控量的反馈值相比较产生的，它们都需要利用检测到的偏差去纠正偏差，使偏差减小或消除。 这种通过检测、比较得到偏差，由偏差产生控制作用，由控制作用使偏差减少或消除的原理就是我们所研究的自动控制原理也称反馈控制原理。（负反馈）;1）恒值调节系统：该类系统的输入信号为一常数，扰动使被控量偏离理想值而出现偏差，利用偏差该系统可使被控量回复到理想值或接近理想值。上述的转速闭环控制系统、水位控制系统均属于此类系统。 2）程序控制系统：输入信号为已知的时间函数，如机械加工中的数控机床工作台移动系统。 3）随动系统：这类系统的给定量是时间的未知函数，系统能使被控量准确、快速地跟随给定量变化。随动系统又称伺服系统。火炮自动瞄准系统、船舶自动舵均属此类系统。;1）线性系统：该类系统的特点在于组成系统的各环节的输入输出特性都是线性的，系统的性能可用线性微分方程（或差分方程）来描述。（满足齐次性与叠加性） 如果元件输入为r(t)、r1(t)、r2(t)，对应的输出为c(t)、c1(t)、c2(t) 如果r(t)=r1(t)+ r2(t) 时， c(t) = c1(t) + c2(t) 满足迭加性 如果r(t)=a·r1(t)时， c(t) =ac1(t) 满足齐次性 满足迭加性和齐次性的元件才是线性元件。;2）非线性系统：该类系统的特点在于系统中含有一个或