机械控制工程基础 教学课件 ppt 作者 安林超 司尧华 程雪利 主编01第一章.ppt

控制技术 应用举例 (1) 工 业 控 制 电机控制 机床控制 生产过程自动化控制 机器人控制 . . . . . . 控制技术的应用 船用火力发电综合控制系统 家 用 电 器 冰箱、洗衣机 家庭影院 微波炉 . . . . . . 控制技术 应用举例 (2) 消费类产品 WalkMan U盘、 MP3 手机应用产品 . . . . . . 控制技术 应用举例 (3) 32、64等 合弦音MCU芯片 智能楼宇的控制 控制技术 应用举例 (4) 可视对讲、室内报警、远程家电控制……. 楼 宇 电 梯 的 控 制 信 号 检 测 供 电 系 统 电机 (执行机构) 可编程序 控制器 Programmable Logic Controller 电机控制器 汽车电子 汽 车 电 子 电源 发动机控制 行驶装置 报警与安全装置 旅居性 仪表 娱乐通讯 收音机、汽车电话、业余电台 点火装置、燃油喷射控制、 发动机电子控制 车速控制、间歇刮水、 除雾装置、车门紧锁…. 安全带、车灯未关报警、 速度报警、安全气囊…. 空调控制、动力窗控制 里程表、数字式速度表、 出租车用仪表…. 控制技术 应用举例 (5) 21世纪 绿色 环保汽车EV 安全、舒适、可靠 无废气排放 ( 零 排放) 高效率 EV? 机 电 机电一体化 EV 充电系统 电池管理系统 汽车照明、 电动转向、空调、 音响、雨刷、安全 报警、电动门窗 ……. 电 子 机械 驱动控制系统 电机驱动系统 控制 控制 口语汽车导航系统使用情景示意图 汽车GPS定位，GIS导航，GSM通信 单片机控制器 应用 * * * * 由于存在输出量反馈，上述系统能在存在无法预计扰动的情况下，自动减少系统的输出量与参考输入量（或者任意变化的希望的状态）之间的偏差，故称之为反馈控制。 显然：反馈控制建立在偏差基础上，其控制方式是“检测偏差再纠正偏差”。 1.2 控制系统工作原理 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。 注意： 反馈控制系统中，反馈信号是与给定信号相减，使偏差越来越小，称为负反馈。负反馈控制是实现自动控制最基本的方法。 1.2 控制系统工作原理 1.2.2控制系统组成（开环控制与闭环控制） 实际控制系统根据有无反馈作用分为： 开环控制系统 闭环控制系统 半闭环控制系统 开环控制系统 定义 如果系统的输出量与输入量间不存在反馈的通道，输出量对系统的控制无影响，这种控制方式称为开环控制系统。 1.2.2控制系统组成（开环控制与闭环控制） 系统只是根据输入量对输出量进行控制，输出端和输入端不存在反馈回路，系统的输出量对系统的控制不产生任何影响。 1.2.2控制系统组成（开环控制与闭环控制） 开环控制系统的特点： 优点：结构简单，价格便宜，容易维修。 缺点：精度通常较低，无自动纠偏能力，容易受环 境变化的干扰。 顺向作用，没有反向的联系，没有修正偏差能力，抗扰动性较差。结构简单、调整方便、成本低。 1.2.2控制系统组成（开环控制与闭环控制） 1.2.2控制系统组成（开环控制与闭环控制） 闭环控制系统 定义 如果系统的输出量与输入量间存在反馈的通道，输出量对系统的控制有直接影响，这种控制方式称为闭环控制系统。 闭环的作用：应用反馈，减少偏差 输出量的实际值与希望值之差（通常希望值是系统的输入量），称为误差信号。“闭环”这个术语的涵义，就是应用反馈作用来减小系统的误差。 1.2.2控制系统组成（开环控制与闭环控制） 特点： 优点：精度高、动态性能好、抗干扰能力强。 缺点：结构较复杂，价格比较贵，要求维修人员文化素质高。闭环控制系统由于靠偏差进行控制，由于元件的惯性和负载的惯性，调节不好容易引起振荡，使系统不稳定，精度和稳定性是闭环系统的一对矛盾。 偏差控制，可以抑制内、外扰动对被控制量产生的影响。精度高、结构复杂，设计、分析麻烦。 闭环控制 1.2.2控制系统组成（开环控制与闭环控制） 闭环控制系统 特点：反馈信号通过系统内部的中间信号获得。 半闭环控制系统 1.2.2控制系统组成（开环控制与闭环控制） 给定元件：产生给定信号或输入信号。 反馈元件：测量被控制量，产生反馈信号。为便于传输， 反馈信号通常为电信号。 比较元件：对给定信号和反馈信号进行比较，产生偏差信 号。 放大元件：对偏差信号进行放大，用来推动执行元件实现 控制功能。 执行元件：直接对受