控制系统的数学模型(第一讲).pptVIP

1.3.2闭环（反馈）控制系统06-7-20控制工程基础*定义系统输出量的全部或部分被反馈到输入端，输入与反馈信号比较后的差值（即偏差信号）加给控制器，然后再调节受控对象的输出，从而形成闭环回路。闭环控制系统又称反馈控制系统。图1-8闭环控制系统凡是系统输出信号对控制作用有直接影响的系统，都称为闭环系统。输入信号和反馈信号（反馈信号可以是输出信号本身，也可以是输出信号的函数或导数）之差，称为误差信号，误差信号加到控制器上，以减小系统的误差，并使系统的输出量趋于所希望的值，换句话说，“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。01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。但是系统相对结构复杂，设计、分析较麻烦。02闭环控制系统的特点：优点：精度高、动态性能好、抗干扰能力强。01缺点：结构较复杂，价格比较贵，维修人员要求文化素质高。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。02图1-9闭环调速系统原理图典型反馈控制系统的基本组成给定元件：其功能是给出与期望的被控量相对应的系统输入量（即参据量）。图1-10典型的反馈控制系统方块图010203比较元件：把测量元件检测的被控量实际值与给定元件给出的参据量进行比较，求出它们之间的偏差。反馈元件:它测量被控量或输出量,产生主反馈信号,该信号与输出量之间存在确定的函数关系(一般为比例关系)。校正元件：亦称补偿元件，它是结构或参数便于调整的元件，用串联或反馈的方式连接在系统中，以改善系统性能。控制对象：控制系统所要操纵的对象。它的输出量即为系统的被调量（或为被控量）。放大元件：将比较元件给出的偏差进行放大，用来推动执行元件去控制被控对象。执行元件：直接推动被控对象，使其被控量发生变化。自动控制系统的分类01恒值控制系统02随动系统03按给定量变化规律分04线性系统05非线性系统06按系统特性分07按系统是否含有参数随时间变化的元件分时变系统离散系统按系统信号特点分定常系统连续系统010203040506控制工程基础21*控制工程基础21*控制工程基础21*控制工程基础21*控制工程基础21*控制工程基础21*控制工程基础董景新赵长德等编著清华大学出版社第一讲

自动控制的一般概念1.1控制理论在工程中的应用发展011.2自动控制系统的基本概念021.3开环控制与闭环控制031.4自动控制系统的分类041.5对自动控制系统的基本要求051.6本课程的任务06本章的主要内容07自动控制理论控制理论在工程中的应用发展(ClassicControlTheory)经典（古典）控制理论1现代控制理论(ModernControlTheory)2该装置易震荡，1868年，麦克斯韦(J,C.Maxwell)发表了论《调速器》，对蒸汽机调速系统进行了动态分析，指出控制系统的品质可用微分方程来描述及系统的稳定性可用特征方程根的位置来判断，从而解决了蒸汽机调速系统出现的剧烈震荡问题，并总结出了简单的系统稳定性代数判据。1经典（古典）控制理论发展：21788年，瓦特(JamesWatt)为控制蒸汽机速度设计的离心调节器，是自动控制领域的第一项重大成果，由此拉开经典控制理论发展的序幕。31932年，奈魁斯特（H.Nyquist）提出了一种根据系统的频率特性确定系统稳定性的简便方法。01到了第二次世界大战，由于设计和建造飞机自动驾驶仪、雷达跟踪系统、火箭瞄准系统等军事装备的需要，自动控制理论更是取得了长足的进步。02第一次世界大战爆发后，军事工业的需要促进了自动控制理论的发展。1922年，冯诺斯基(N.Minorsky)研制出船舶操纵自动控制器，并证明了从系统的微分方程确定系统稳定性的方法。031945年，伯德（)提出了用图解法分析和综合线性反馈控制系统的方法，即频率法。迹法。1948年，伊文斯()提出并完善了根轨01至此，大体上在上个世纪五十年代,以频率法和根轨迹法为核心的经典（古典）控制理论的框架已构建完毕，并在各行各业中得到了广泛应用。1948年，美国科学家维纳（N.Wiener)发表了名著控制论（Cybernetics),标志着经典控制理论的形成。02现代控制理论发展：同年，前苏联庞特里亚金（Lev.Pontryagin)发表《最优过程的数学理论》，提出极大值原理。1956年，美国贝尔曼（R