第1章自动控制原理概述.pptVIP

自动控制理论 地位和重要性 所需基础知识 拉氏变换、微分方程、Z变换、求极限等。 知识构架 连续系统和离散系统。 现实系统-数学模型-时域、根轨迹和频域的分析-系统的校正。 出勤和考试 平时成绩10%（作业、出勤和回答问题），实验成绩10%（操作和报告），期中考试10%，期末考试70%。 什么是自动控制？ 自动控制：没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。 问题思考 闭环控制中，我有什么细节没有讲到？ 闭环控制系统的缺点有哪些？ 除了开环和闭环两种控制方式，你还能想到什么控制方式？ 问题思考 如果将下图对应到人工控制，各个原器件分别对应什么？ 问题思考 除了上述的这些分类，自动控制系统还能如何分类？（讲该问题的答案写在第一次的作业上，查阅资料，自己理解都可以） 问题思考 (1)单调过程 (2)衰减振荡过程 (3)等幅振荡过程 (4)发散振荡过程 作业 1-5、1-6 预习 拉普拉斯变换（在零初始条件下） 常微分方程 问题 为何在《自动控制原理》中可以不考虑初始条件？ 西华大学电气与电子信息学院 西华大学 自动控制理论 宋潇潇 西华大学电气与电子信息学院 自动控制理论 第一章 自动控制系统概述 宋潇潇 西华大学电气与电子信息学院 目录 1.1 开环控制与闭环控制 1.2 自动控制系统的分类 1.3 对自动控制系统的基本性能要求 1.1 开环控制与闭环控制 1.1.1 开环控制系统 控制器与被控对象之间只有正向控制作用而没有反馈控制作用。 1.1.2 闭环控制系统 在控制器与被控对象之间，不仅存在正向作用，而且存在反馈作用。 开环控制与闭环控制的区别： 1）从控制信号和流向上看； 2）控制系统的组成上看； 3）控制精度上看。 1.1.3 闭环控制系统的结构和术语 对于如图所示的水箱水位控制系统。 通过研究上述人工控制恒温箱的水位过程，可以看到，所谓控制就是使某个对象中物理量按照一定的目标来动作。 本例中，对象指箱体，其中的物理量指箱体水位，一定目标就是事先要求的高度期望值。 若水位控制要求精度高，那么由人来控制就很难满足要求，这时就需要用控制装置代替人，形成恒温箱水位自动控制系统，如下图所示。 (1) 测量元件 将水位位置的变化，转换成仪表系统中的(电)信号。它的作用类似于人工控制中人的眼，将水位的变化输送到大脑中。 (2) 比较元件 将水位对应的(电)信号和理想值进行比较，并用仪表显示给监视人员，或者用记录纸连续记录下来。 (3)放大元件 将比较元件的输出信号转换为控制信号，输出足够的功率以驱动电机控制阀门。 (4) 执行器 执行器为一电动调节阀，它包括执行电机和阀体两部分，它根据控制器的命令，改变进水调节阀门的开度N1。调节阀的作用类似于人工控制中人的手，去执行大脑的命令。 (5) 被控对象 此例中的被控对象是液位（被控量是液位高度，也叫输出量）。 (6) 校正装置 对系统的参数或结构进行调整，用于改善系统框图。 1.2 自动控制系统的分类 1.2.1 线性和非线性控制系统 (1)线性控制系统 组成系统元器件的特性均为线性的，可用一个或一组线性微分方程来描述系统输入和输出之间的关系。线性系统的主要特征是具有齐次性(kx)和叠加性(x1+x2)。 当线性微分方程的系数不随时间变化时，为线性定常系统。本门课重点讨论线性定常系统。 (2)非线性控制系统 在系统中只要有一个元器件的特性不能用线性微分方程描述其输入和输出关系，则称为非线性系统。非线性系统还没有一种完整、成熟、统一的分析法。通常对于非线性程度不很严重，或做近似分析时，均可用线性系统理论和方法来处理。 1.2.2 按给定信号的特点分类 (1) 恒值控制系统(自动调节系统) 这种系统的特征是输出量为一恒值，通常称为系统的给定值。控制系统的任务是尽量排除各种干扰因素的影响，使输出量维持在给定值(期望值)。如工业过程中恒温、恒压、恒速等控制系统。 (2) 随动控制系统(跟踪系统) 该系统的控制输入量是一个事先无法确定的任意变化的量，要求系统的输出量能迅速平稳地复现或跟踪输入信号的变化。如雷达天线的自动跟踪系统和高炮自动描准系统就是典型的随动系统。 (3) 程序控制系统 系统的控制输入信号不是常值，而是事先确定的运动规律，编成程序装在输入装置中，即控制输入信号是事先确定的程序信号，控制的目的是使被控对象的被控量按照要求的程序动作。如数控车床就属此类系统。 1.2.3 按控制信号的形式分类 (1