第一章-自动控制的一般概念课件.ppt

本课程与其它课程的关系 第一章 控制系统导论 第一章 控制系统导论 综上所述闭环控制系统的工作原理： 复合控制： 2、斜坡信号(Ramp Signal) 3、加速度信号（抛物线信号(Parabolic Signal)） 4、脉冲信号(Impulse Signal) 5、正弦信号(Sin Signal) 本章教学要求 1、明确什么叫自动控制，正确理解被控对象、被控量、控制装置和自动控制系统等概念； 2、正确理解三种控制方式，特别是闭环控制； 3、初步掌握由系统原理图画方块图的方法，并能正确判断系统的控制方式； 4、明确系统常用分类方法； 5、明确对自动控制系统的基本要求，正确理解三大性能指标的含义。 是工业现场控制的缩影 对象： 液位控制：线性（单容水箱、双容水箱，非线性（圆形水箱）； 温度控制：（锅炉） 检测元件：流量计、压力传感器 执行器：电磁阀、变频器 控制器：仪表、DDC、 PLC、现场总线 4、按信号传递的连续性划分 1）连续系统 2）离散系统 连续系统：特点是系统中各元件的输入输出信号都是时间连续的函数（工程上称为模拟量），其运动状态一般用微分方程来描述。 离散系统：系统中总有至少一处信号是脉冲序列（采样序列）或数码形式，其运动状态一般用差分方程来描述。 5、按系统输入输出信号的数量划分 1）单变量系统（SISO） 2）多变量系统（MIMO） 单变量系统：从系统外部变量来说的，给定输入量是单一的，响应也是单一的。是经典控制理论的主要研究对象，以传递函数为基本数学工具，讨论线性定常系统的分析和设计问题。 多变量系统：系统有多个输入量和多个输出量，是现代控制理论的主要研究对象，以状态空间法为数学基础，讨论多变量、变参数、非线性、高精度等控制系统的分析和设计问题。 1、稳定性：基本要求 要求系统要稳定 1.4.1 基本要求：“稳、准、快” 输入信号 响 应 1.4 自动控制系统的基本要求 2、准确性：稳态要求 不稳定系统，没有必要讨论准确性 偏差：0 偏差：0.5 系统响应达到稳态时，输出跟踪精度要高 不稳定系统，没有必要讨论快速性 缓慢收敛，稳定 快速收敛，稳定 3、快速性：动态要求 系统阶跃响应的过渡过程平稳，快速 注意： “稳、准、快”相互制约，不同性质的系统，对稳、准和快的要求各有侧重，如：恒值系统对“稳、准”要求严格，随动系统对“快”要求严格，具体设计时要折中考虑。 综上所述，对自动控制系统的要求，在时域中一般可归纳为： 要求系统绝对稳定且有一定的稳定裕量；瞬态响应过程具有一定的快速和平稳性；系统最终响应的准确度在工程允许的范围内。 R=1时，称为单位阶跃信号，用1(t )表示 或用ε(t )表示 阶跃信号：含宽频带谐波分量，产生容易，是最常用系统性能测试信号。 1.4.2 典型外作用 1、阶跃信号 (Step Signal) 当R=1时，则称为单位斜坡信号 斜坡信号：为匀速信号，适于测试匀速系统。 当R=1时，则称为单位加速度信号 抛物线信号：为匀加速信号，适于测试 匀加速系统 当面积R=1时就得理想的单位脉冲信号(亦称δ(t ) 函数)。 脉冲信号：可用于测试系统抗冲击能力 A为幅值 T为周期，ω =2π/T为角频率 正弦信号：为单频率信号，适于测试系统频率特性 作业：习题：1-1、1-2 实验室介绍--控制原理实验室 6111 实际运行情况： 自动控制原理课程实验、 Matlab仿真类实验 实验室介绍--运动控制实验室 6112 倒立摆控制系统是一个复杂的、不稳定的、非线性系统 对象：倒立摆（单级、二级） 检测元件：光电编码器 执行器：伺服电机 控制器：运动控制卡 实际运行情况： 演示实验、毕业设计 运动控制实验室 6112 实验室介绍--运动控制实验室 6112 实验室介绍--过程控制实验室 6110 实验室介绍--过程控制实验室 6110 实验室介绍--过程控制实验室 6110 实际运行情况：过程控制类实验、毕业设计 实验室介绍--电气工程实验室 6108 实验室介绍--电气工程实验室 6108 实际运行情况： 电力拖动、运动控制系统、自动控制系统、电力系统工程基础、 电力电子技术等课程实验、毕业设计 * 成都信息工程学院-控制工程学院 第一章 控制系统导论 自动控制原理 讲 述 人 ：付克昌 联系方式：航空港校区金工楼102室 Email： kcfucx@cuit.edu.cn 教师课件：网络教学平台-自动控制原理 用户名：学号 初始密码：学号 课程性质：学科基础、必修。 学时安排：自动控制原理（64学时，理论教学56学时，实验8学时）、现代控制理论（32学时（24+8）） 作业：知识型作业，工程应用