控制工程基础-绪论(1).ppt

2024/7/1控制工程基础-绪论(1)

主要内容引言控制系统的工作原理和组成自动控制系统的基本类型对自动控制系统的基本要求自动控制理论的发展简史小结教学大纲7/1/20242控制工程基础：第一讲绪论

引言-日常生活中的自动控制问题电冰箱恒温控制：冰箱内储物量的增加和减少、冰箱门开启和关闭的次数不同、外界环境温度的变化等，都会影响冰箱内的温度，若希望维持冰箱内温度恒定不变，则需要有某种控制装置（系统）对冰箱内的温度进行检测和控制。温度检测→功率控制－恒值控制。空调的温度控制：温度检测→功率控制－恒值控制。温度控制的两种基本方法：开关控制：恒功率、间歇控制（缺点：噪音、耗能）变频控制：变功率、连续控制（优点：降噪、节能）洗衣机的时间控制：定时控制－程序控制7/1/20243控制工程基础：第一讲绪论

引言－工业生产中的自动控制问题加热炉的温度自动控制－恒值控制。化工生产中反应塔的温度和压力能够自动维持恒定不变。程序控制机床能够按预先排定的工艺程序自动地进行切削，加工出预期的几何形状。在钢铁工业中，初轧机的轧辊来回转动，将钢锭碾轧至规定尺寸。为了保证轧制质量，要求实现低速咬钢、带钢升速、高速轧制等，这就要求拖动轧机的电动机的转速和转向按照一定的规律变化；然而，由于钢锭尺寸的不同，加热温度不同，以及由于钢锭进入轧辊时对轧辊的冲击等，都会导致电机的负荷和转速发生巨大波动，从而需要有控制装置对电机的转速和转向进行控制。7/1/20244控制工程基础：第一讲绪论

引言－国防工业中的自动控制问题火炮自动瞄准系统－跟踪雷达和指挥仪所组成的防空系统能使火炮自动地瞄准目标－随动控制。宇宙飞船在茫茫太空中要按预定的轨道飞行，并保持一定的姿态，但太空中有千变万化的因素对它产生影响，需要有高性能的控制装置对它进行控制。人造地球卫星能够发射到预定轨道并能准确回收。无人驾驶飞机能按预定航行线路自动飞行。导弹的目标寻找和制导。7/1/20245控制工程基础：第一讲绪论

引言－为什么要研究自动控制理论不同的生产机械、生产过程虽然要实现的任务各不相同，但都有一个共同点，即要求其中的某些物理量（如温度、速度、位置等）按照特定的规律变化。（被控制量、输出量）现实世界中存在各种阻碍上述要求实现的因素（扰动）；凡是由外部作用引起的扰动称为外扰（如外界温度、负载波动、风向和风力的变化）；由于内部元器件特性变化引起的扰动称为内扰。为解决上述矛盾，就要采用控制装置，对生产机械或生产过程的这些物理量进行控制。被控制的生产机械或生产过程称为被控对象。研究自动控制系统（装置）的基本理论称为自动控制理论。7/1/20246控制工程基础：第一讲绪论

引言－自动控制技术的应用自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用控制系统（装置），使生产机械或生产过程（被控制对象）的某些物理量自动地按照预定的（恒定或变动的）规律运行。在人类征服自然、改造自然的过程中，自动控制技术起着极其重要的作用。自动控制技术在工业、农业、国防、交通运输、企业管理、科学研究等各个领域的应用愈来愈广泛。自动控制技术的广泛应用，极大地提高了劳动生产率，提高了产品质量，改善了人们的生活水平和劳动条件。随着生产和科学技术的发展，特别是计算机技术的迅速发展和应用，自动控制技术更显示了越来越重要的作用和广阔的应用前景。7/1/20247控制工程基础：第一讲绪论

主要内容引言控制系统的工作原理和组成自动控制系统的基本类型对自动控制系统的基本要求自动控制理论的发展简史小结教学大纲7/1/20248控制工程基础：第一讲绪论

控制系统的工作原理和组成人工控制系统和自动控制系统 人工控制系统自动控制系统开环控制和闭环控制 开环控制系统闭环控制系统反馈控制系统的基本组成 基本组成名词术语闭环控制系统与开环控制系统比较7/1/20249控制工程基础：第一讲绪论

人工控制系统恒温炉炉温人工控制系统－原理图～220V温度计眼手脑加热电阻丝恒温炉调压器7/1/202410控制工程基础：第一讲绪论

（输入）(输出)期望炉温＋手调压器恒温炉温度计眼－反馈扰动实际炉温偏差脑人工控制系统恒温炉炉温人工控制系统－职能方块图7/1/202411控制工程基础：第一讲绪论

自动控制系统7/1/202412控制工程基础：第一讲绪论

控制系统的工作原理和组成人工控制系统和自动控制系统 人工控制系统自动控制系统开环控制和闭环控制 开环控制系统闭环控制系统反馈控制系统的基本组成 基本组成名词术语闭环控制系统与开环控制系统比较7/1/202413控制工程基础：第一讲绪论

开环控制系统系统的控制器与被控对象之间只有顺（前）向作用，没有反（逆）向作用，系统的输出量