自控原理第1、第2章 .pdfVIP

平顶山学院教案

第一章自动控制系统概念

【教学目的】

1了解自动控制系统的工作原理、分类和特点。

2．掌握负反馈在自动控制系统中的作用。

3．掌握自动控制系统的组成和各部分的作用。

4．根据工作原理图，确定控制系统的被控对象、控制量和被控制量正确

画出系统的方框图。

5．了解对控制系统的要求。

【教学重点】

1闭环系统（或反馈系统）的特征：采用负反馈，系统的被控变量对控制作用有直接

影响，即被控变量对自己有控制作用。

2典型闭环系统的功能框图。

【教学难点】

由系统的物理结构图或工作原理示意图绘出系统元件框图。

【教学方法及手段】

通过课堂授课讲解几个典型例题使学生对概念能够理解，建立负反馈概念，并举一些

生活例子来说明。

【课外作业】

系统分析例题，完成课后习题1-1，1-4。

【学时分配】

2课时。

【教学内容】

第一节一些重要的概念与名词

自动控制在没有人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程按照预定的规律

运行。

自动控制系统由控制器和被控对象组成，能够实现自动控制任务的系统。

被控制量在控制系统中．按规定的任务需要加以控制的物理量。

控制量作为被控制量的控制指令而加给系统的输入星．也称控制输入。

扰动量干扰或破坏系统按预定规律运行的输入量，也称扰动输入或干扰掐入。

反馈通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输入端，与输入信号相比较。

反送到输入端的信号称为反馈信号。

负反馈反馈信号与输人信号相减，其差为偏差信号。

负反馈控制原理检测偏差用以消除偏差。将系统的输出信号引回插入端，与输入信号

相减，形成偏差信号。然后根据偏差信号产生相应的控制作用，力图消除或减少偏差的过程。

开环控制系统系统的输入和输出之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没

有影响，这样的系统称为开环控制系统。开环控制又分为无扰动补偿和有扰动补偿两种。

(l)无扰动补偿开环控制原理方框图如图1．1(a)所示。信号由控制信号到被控制信号单

向传递，对扰动引起的误差无补偿作用。这种方式结构简单，适用于结构参数稳定、扰动信

号较弱的场合。(2)有扰动补偿开环控制如图1．1(b)所示。利用对扰动信号的测量，补偿扰

动对被控制量的影响。由于扰动信号经测量装置、控制器至被控对象是单向传递的．所以属

于开环控制。对于不可测扰动及各元件内部参数变化给被控制量造成的影响，系统无抑制作

用。

平顶山学院教案

闭环控制系统凡是系统输出端与

输入端存在反馈回路，即输出量对控制

作用有直接影响的系统，叫作闭环控制

系统。

自动控制原理课程中所讨论的

主要是闭环负反馈控制系统。

复合控制系统复合控制系统

是一种将开环控制和闭环控制结合在一

起的控制系统。它在闭环控制的基础上，

用开环方式提供一个控制输入信号或扰

动输入信号的顺馈通道，用以提高系统

的精度。

第二节自动控制系统组成

闭环负反馈控制系统的典型结构如图1．2所示。组成一个自动控制系统通常包括以下

基本元件

1．给定元件

给出与被控制量希望位相对应的控制输入信号(给定信号)，这个控制输入信号的量纲要

与主反馈信号的量纲相同。给定元件通常不在闭环回路中。

2．测量元件

测量元件也叫传感器，用于测量被控制量，产生与被控制量有一定函数关系的信号

被控制量成比例或与其导数成比例的信号。测量元件的精度直接影响控制系统的精度应使测

量元件的精度高于系统的精度，还要有足够宽的频带。

3．比较无件

用于比较控制量和反馈量并产生偏差信号。电桥、运算放大器可作为电信号的比较元件。

有些比较元件与测量元件是结合在一起的，如测角位移的旋转变压器和自整角机等。

4．放大元件

对信号进行幅值或功率的放大，以及信号形式的变换．如交流变直流的相敏整流或直流

变交流的相敏调制。

5．执行元件

用于操纵被控对象，如机械位移系统中的电动机、液压伺服马达、温度控制系统中的

加热装置。执行元