自动控制技术及应用（第2版）课件 单元1 自动控制系统基础.pptx

自动控制基础

PART-01自动控制概念及发展

控制系统基本概念及发展自动控制概念：

控制系统基本概念及发展自动控制概念：此动画来源于西南科技大学被控量是水位被控对象是水箱

控制系统基本概念及发展自动控制概念：没有人直接参与控制装置操作受控对象被控量按照预定的规律运行控制装置受控对象此动画来源于西南科技大学（被控量）（给定量）

控制系统基本概念及发展

自动控制出现与应用：西汉漏壶（泄水型）元代漏壶（日壶、月壶、星壶和受水壶组成）指南车（235年）日壶的水以恒定的流量滴入下层的月壶，月壶之水滴入星壶，星壶上部有一个小洞，如果月壶滴下的水多了，多余的就会从这里流出，使星壶的水量保持恒定，以便均匀地滴水给受水壶。受水壶中的水逐渐增加，浮舟便托起木箭缓缓上升。将木箭的顶端与铜表尺上的刻度对照，就可知道当时的时间。控制系统基本概念及发展

自动控制广泛应用开始于欧洲工业革命时期控制系统基本概念及发展

经典控制理论（20世纪40年代）以传递函数为基础的经典控制理论，主要研究单输入单输出、线性定常系统的分析和设计问题。现代控制理论（20世纪60年代）现代控制理论，主要研究具有高性能、高精度和多耦合回路的多变量系统的分析和设计问题。大系统和人工智能（20世纪70年代）控制系统基本概念及组成

PART-02自动控制系统组成及控制方式

自动控制系统组成自动控制概念：受控对象：水箱被控量：温度控制装置：控制器、阀门反馈环节：温度测量装置热蒸汽热传导器

组成框图：受控对象：水箱被控量：温度控制装置：控制器、阀门控制器阀门水箱温度测量装置?给定值U—扰动量控制装置受控对象反馈环节：温度测量装置反馈环节自动控制系统组成

11受控对象输入量反馈量偏差量—放大元件执行元件扰动量控制装置反馈环节输出量输入量信号量：输入量（又称给定量）输出量（又称被控量）输出量反馈量反馈量偏差量（又称控制量）偏差量扰动量扰动量中间量等典型控制系统组成框图：自动控制系统组成

11受控对象输入量反馈量偏差量—放大元件执行元件扰动量控制装置反馈环节输出量典型控制系统组成框图：有关基本环节或元件：比较环节??????自动控制系统组成

11受控对象输入量反馈量偏差量—放大元件执行元件扰动量控制装置反馈环节输出量典型控制系统组成框图：有关基本环节或元件：比较环节??????控制装置受控对象反馈环节自动控制系统组成

控制系统基本控制方式人工控制：打开灯的开关投篮调节水龙头骑自行车开环控制闭环控制动画均来源于网络

控制系统基本控制方式开环控制：输出量输入量控制装置受控对象

控制系统基本控制方式开环控制：输出量输入量控制装置受控对象输出量(手柄位置)输入量调压器加热电阻丝电炉恒温箱受控对象(温度)控制装置此动画来源于西南科技大学

控制系统基本控制方式开环控制：输出量(手柄位置)输入量调压器加热电阻丝电炉恒温箱受控对象(温度)扰动量控制装置缺点:抗扰性能差、控制精度不高。优点:无反馈环节，结构简单，成本低

控制系统基本控制方式闭环控制：输出量输入量控制装置受控对象扰动量反馈环节—

11电炉箱11电炉箱受控对象输出量(温度T)

11电炉箱受控对象输出量(温度T)M?

11电炉箱受控对象输出量(温度T)M?电动机减速器调节变压器?

11电炉箱受控对象输出量(温度T)?电动机减速器调节变压器电压、功率放大器????

11电炉箱受控对象输出量(温度T)?电动机减速器调节变压器电压、功率放大器??控制装置热电偶—反馈环节??

11电炉箱受控对象输出量(温度T)?电动机减速器调节变压器电压、功率放大器??控制装置热电偶—输入量反馈环节?????扰动量

11电炉箱受控对象输出量(温度T)?电动机减速器调节变压器电压、功率放大器??控制装置热电偶—输入量反馈环节??扰动量控制系统基本控制方式闭环控制又称为反馈控制或偏差控制缺点:系统复杂，成本高，存在稳定性问题优点:抗扰性能强

控制系统基本控制方式随堂练习指出下例系统中哪些属于开环控制，哪些属于闭环控制？家用电冰箱、家用空调、洗衣机、抽水马桶、普通车床、电饭煲、多速电风扇、高楼水箱、调光台灯、自动报时电子钟

PART-03自动控制系统分类

线性/非线性系统连续/离散性系统定常/时变性系统确定/不确定系统按控制方式分按被控对象分按系统性能分分类按给定值变化规律分按系统功用分按给定值操纵的开环控制按干扰补偿的开环控制按偏差调节的闭环控制复合控制：闭环反馈为主，开环补偿为辅恒值系统随动系统程序控制系统运动控制系统过程控制系统温度控制系统压力控制系统位置控制系统自动控制系统分类

PART-04控制系统性能及分析方法

控制系统性能及分析方法稳（稳定性）准（静态准确性）快（动态快速