自动控制原理课件第1章 自动控制系统的基本概念.ppt

1.4 自动控制系统的性能指标 过渡过程时间（调节时间） 系统的输出量进入并一直保持在稳态输出值附近的允许误差带内所需的时间。允许误差带宽度一般取稳态输出值的2%或5%。 调节时间的长短反映了系统的快速性。调节时间越小，系统的快速性越好。 振荡次数 在调节时间内，输出量在稳态值附近上下波动的次数。 它也反映系统的平稳性。振荡次数越少，说明系统的平稳性越好。 小 结 1. 开环控制系统结构简单、稳定性好，但不能自动补偿扰动对输出量的影响。当系统扰动量产生的偏差可以预先进行补偿或影响不大时，采用开环控制是有利的。当扰动量无法预计或控制系统的精度达不到预期要求时，则应采用闭环控制。 2. 闭环控制系统具有反馈环节，它能依靠反馈环节进行自动调节，以克服扰动对系统的影响。闭环控制极大地提高了系统的精度。但是闭环使系统的稳定性变差，需要重视并加以解决。 小 结 3.自动控制系统通常由给定环节、检测环节、比较环节、放大元件、被控对象、和反馈环节等部件组成。系统的作用量和被控量有：给定量、反馈量、扰动量、输出量和各中间变量。 4.结构图（又简称框图）可直观地表达系统各环节（或各部件）间因果关系，可以表达各种作用量和中间变量的作用点和信号传递情况以及它们对输出量的影响。 小 结 5.在不同输入量作用下，对系统的输出量的要求，揭示出反馈控制系统的本质特征：输出跟随输入。 6.对自动控制系统的性能指标要求有： 稳定性——系统能工作的首要条件； 快速性——用系统在暂态过程中的 响应速度和被控量的波动程度描述； 准确性——用稳态误差来衡量。 END * * 自动控制原理 东北大学　　王建辉 顾树生 主编　　　　　　杨自厚　　　 主审　　　　　　　　　　清华大学出版社 全国高等学校自动化专业系列教材普通高等教育“十一五”国家级规划教材国家精品课程教材 自动控制理论 电路理论 电机与拖动 大学物理 信号与系统 复变函数 拉氏变换 模拟电子技术 线性代数 微积分 各 类 专业课 线性系统 现代控 制理论 该课程与其它课程的关系 第1章 自动控制系统的基本概念 自动控制原理 东北大学《自动控制原理》课程组 第1章 自动控制原理的基本概念 主要内容 开环控制系统与闭环控制系统 闭环控制系统的组成和基本环节 自动控制系统的类型 自动控制系统的性能指标 小结 第1章 自动控制原理的基本概念 学习重点 了解自动控制系统的基本结构和特点及其工作原理； 了解闭环控制系统的组成和基本环节； 掌握反馈控制系统的基本要求——稳定性、暂态和稳态性能指标——的基本定义； 学会自动控制系统的类型及本质特征。 课程的性质和特点 自动控制是一门技术学科，从方法论的角度来研究系统的建立、分析与设计《自动控制原理》,是本学科的技术基础课。 控制理论发展的几个阶段 1. 古典控制理论（20世纪40年代） 以传递函数为基础； 研究单输入单输出（SISO） 线性定常（时不变）系统； 主要为频域法。 控制理论发展的几个阶段 2. 现代控制理论（20世纪60年代） 以状态空间法为基础； 研究多输入多输出（MIMO） 非线性，时变系统； 主要为时域法。 控制理论发展的几个阶段 3. 智能控制理论（20世纪70年代） 模仿人的智能对不确定性进行有效的控制。可以脱离模型。 三个主要分支： 模糊控制 Fuzzy Control 专家系统 Expert System 神经网络 Neural Network 自动控制 自动控制是在没有人的直接干预下，利用物理装置对生产设备和工艺过程进行合理的控制，使被控制的物理量保持恒定，或者按照一定的规律变化，例如矿井提升机的速度控制、轧钢厂加热炉温度的控制等等。 自动控制系统 自动控制系统是为实现某一控制目标所需要的所有物理部件的有机组合体。 1.1 开环控制系统和闭环控制系统 几个基本概念 被控对象（控制对象） 需要进行控制的机器设备或生产过程 被控量（输出量） 被控对象内要求被控的参数 输入量 给定量（控制量）：保证 扰动量：妨碍 1.1 开环控制系统和闭环控制系统 1.开环控制系统 例1-1 炉温控制系统 1-自耦变压器 2-加热器 被控对象 输出量 输入量 扰动量 功能框图 (结构示意图) 1.1 开环控制系统和闭环控制系统 例1-2 转速控制系统 被控对象 输出量 输入量 扰动量 功能框图 (结构示意图) 1.1 开环控制系统和闭环控制系统 开环控制系统结构示意图 1-控制器 2-被控对象 1.1 开环控制系统和闭环控制系统 开环控制 控制系统的输出量对系统没有控制作用。 开环控制系统的特点 输