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（优选）人工控制和自动控制 当前第1页\共有19页\编于星期二\10点 第一章　自动控制的基本概念 主要内容： 　　1.人工控制与自动控制 2.开环控制 3.闭环控制 4.自动控制系统的组成 5.自动控制系统的分类 * 当前第2页\共有19页\编于星期二\10点 1.1人工控制与自动控制 * 1.1.1 自动控制问题的提出 一个简单的水箱液面，因生产和生活需要，希望液面高度h 维持恒定。当水的流入量与流出量平衡时，水箱的液面高度维持在预定的高度上。 水箱 流出 流入 h 当水的流出量增大或流入量减小，平衡则被破坏，液面的高度不能自然地维持恒定。 当前第3页\共有19页\编于星期二\10点 * 这种出水量与进水量的不平衡现象必然要经常发生的。这使得这种“水位恒定的要求”变得难以实现了。 所谓控制就是强制性地改变某些物理量（进水量），而使另外某些特定的物理量（如被控量液面高度h）维持在某种特定的标准上。人工控制的例子。 水箱 （控制对象） 流出 流入 h 这种人为地强制性地改变进水量，而使液面（被控量）高度维持恒定的过程，即是人工控制过程。 当前第4页\共有19页\编于星期二\10点 * 1.2.2 自动控制的定义及基本职能元件 1.自动控制的定义 自动控制就是在没有人直接参与的情况下，利用控制器使被控对象（或过程）的某些物理量（或状态）自动地按预先给定的规律去运行。 水箱 流出 流入 h 控制器 浮子 当出水与进水的平衡被破坏时，水箱水位下降(或上升)，出现偏差。这偏差由浮子检测出来，自动控制器在偏差的作用下，控制阀门开大(或关小)，对偏差进行修正，从而保持液面高度不变。 当前第5页\共有19页\编于星期二\10点 * 2. 自动控制的基本职能元件 自动控制的实现,实际上是由自动控制装置来代替人的基本功能，从而实现自动控制的。画出以上人工控制与自动控制的功能方框图进行对照。 水箱 流出 流入 h 水箱 流出 流入 h 控制器 浮子 眼睛 ? 浮子 大脑 ? 自动控制器 肌肉、手 ? 执行元件 当前第6页\共有19页\编于星期二\10点 * 比较两图可以看出，自动控制实现人工控制的功能，存在必不可少的三种代替人的职能的基本元件： 气 动 阀 门 希望液位 实际液位 浮 子 控制器 水 箱 肌肉和阀门 希望液位 实际液位 大 脑 水 箱 眼 睛 当前第7页\共有19页\编于星期二\10点 * 执 行 元 件 参考输入 输出 测量变送元件 控制器 对 象 扰动输入 测量元件与变送器（代替眼睛）； 自动控制器（代替大脑）； 执行元件（代替肌肉、手）。 这些基本元件与被控对象相连接，一起构成一个自动控制系统。下图是典型控制系统方框图。 当前第8页\共有19页\编于星期二\10点 案例 自动调温空调 当前第9页\共有19页\编于星期二\10点 * 调节风门 希望温度 实际温度 温度传感器 控制器 空调 当前第10页\共有19页\编于星期二\10点 小结 人工控制 自动控制 控制量和被控对象 自动控制的基本元件 * 当前第11页\共有19页\编于星期二\10点 作业 电饭煲 当前第12页\共有19页\编于星期二\10点 1.2开环控制 * 1.2 开环控制 开环控制是最简单的一种控制方式，我们可以给出开环控制的一般定义： 定义：控制量与被控量之间只有顺向作用而没有反向联系。 开环控制系统的典型方框图如图所示。 控制器 被控对象 控制量 被控量 交通指挥红绿灯，自动洗衣机，自动售货机，产品自动生产线，数控车床等等。 当前第13页\共有19页\编于星期二\10点 * 电动机 转速 滑臂位置 功率 放大器 电位器 下图是一个直流电动机转速控制系统。 当调节电位器滑臂位置时，改变功率放大器的输入电压，从而改变电动机的电枢电压，最终改变电动机的转速。以上的控制过程，用方框图简单直观地表示出来。 当前第14页\共有19页\编于星期二\10点