第一章机械控制基础.pptVIP

* 输出量（全部或一部分）通过测量装置返回系统的输入端，使之与输入量进行比较，产生偏差（给定信号与返回的输出信号之差）信号。 输出量的返回过程称为反馈。返回的全部或部分输出信号称为反馈信号。 从恒温箱控制系统功能框图可见： 给定量位于系统的输入端，称为系统输入量。 也称为参考输入量（信号）。 被控制量位于系统的输出端，称为系统输出量。 * 反馈分类 外反馈：相对于被控对象而言，由附加的反馈控制装置引起的信息交换。 内反馈：系统内部的信息交互； 反映系统内部元素之间互为因果的关系， 反映系统的动态特性 负反馈：输出（被控量）偏离设定值（目标值）时，反馈作用使输出偏离程度减小，并力图达到设定值。 * 综上所述，控制系统的工作原理： 检测输出量（被控制量）的实际值； 将输出量的实际值与给定值（输入量）进行比 较得出偏差； 用偏差值产生控制调节作用去消除偏差，使得 输出量维持期望的输出。 显然，自动控制系统控制方式是“检测偏差再纠正偏差”。 这种基于反馈原理，能对输出量与参考输入量进行比较，并力图保持两者之间既定关系的系统。称为反馈控制系统。反馈控制系统具备测量、比较和执行三个基本功能。 * 1.2.1研究对象与任务 控制论+工程技术→工程控制论 控制论+机械工程→机械工程控制 研究对象：研究广义系统在一定外界条件下，从系统初始状态出发所经历的由其内部固有特性所决定的整个动态历程。 （1） 广义系统: (a )可大可小，可繁可简，可虚可实。 （b）一般可建立数学模型：微分方程、传递函数、频率响应函数等 （c）系统具有固有特性，由结构和参数决定 （2）外界条件：指对系统的输入（激励） 包括人为激励、控制输入、干扰输入等 * 1.2.1研究对象与任务 分析系统，就是分析x(t)、g(t)、y(t)三者关系（动态历程） （3）初始条件：系统在x(0-)时的状态。 x(0-）视为一种特殊的输入。 （4）动态历程：即系统的输出y(t)随t而变化的过程， 或系统从一种稳态到另一稳态之间所经历的过程。 动态特性：系统在过渡过程中，输出响应的快速性和平稳性 静态特性：过渡过程结束后，系统工作的准确性（稳态误差） * 控制系统瞬态和稳态过程 * 1.2.1研究对象与任务 （5）系统研究类型： （a） h(t)已定， x(t)已知，求出y(t)，通过y(t)研究系统本身问题→系统分析 （b) h(t)已定， 确定x(t)，使y(t)符合给定最佳要求 →最优控制 （c） x(t)已知，确定h(t)，使y(t)符合给定最佳要求 →最优设计 （d） x(t)已知，确定h(t)，以识别x(t)的有关信息 →滤波与预测 （e） x(t) 、y(t)已知，确定h(t)的结构与参数（即建立数学模型）→系统识别或辩识 * 1.2.2系统及其模型 系统：由相互联系、相互作用的若干部分构成，具有一定的目的或运动规律的一个整体。 系统与元件区别 k y(t) f(t) m * 1.2.2系统及其模型 机械系统：以实现一定的机械运动、承受一定的机械载荷为目的，有机械元件组成的系统 激励 响应 控制：人为的有意识地加上去的激励 扰动：偶然的产生而无法完全人为控制的激励 * 1.2.2系统及其模型 模型（数学模型）：是指用数学方法所描述的抽象的理论模型，用来表达系统内部各部分之间，或系统与外界环境之间的关系。 静态模型：反映系统在恒定载荷或缓变载荷作用下或在系统平衡状态下的特性 现时输入 现时输出 代数公式描述 动态模型：系统在迅变载荷或在系统不平衡状态下的特性。 输入及之前的时间历程 输出 微分方程 * 1.2.3系统的分类及对控制系统的基本要求 1、开环控制与闭环控制 实际的控制系统根据有无反馈作用可分为： 开环控制系统 闭环控制系统 * 开环控制系统 特点：系统仅受输入量和扰动量控制；输出端和输入端之间不存在反馈回路；输出量在整个控制过程中对系统控制不产生任何影响。 优点：简单、稳定、可靠。若组成系统的元件特性和参数值比较稳定，且外界干扰较小，开环