《控制基本概念》课件.pptVIP

*******************控制的基本概念控制是一个系统性的过程,通过监测和调整系统的输出来维持系统的稳定和达到预期目标。这一过程涉及收集数据、分析情况、制定策略和执行行动等多个环节。控制系统的基本组成检测单元负责感知并测量系统的输入或输出状态。它是连接系统与外界环境的桥梁。比较单元将检测单元的实际测量值与预设的期望目标值进行对比,产生误差信号。控制单元根据比较单元产生的误差信号,计算出控制量并将其传递给执行单元。执行单元根据控制单元给出的指令,对系统进行操作并产生输出。它是控制系统与被控对象之间的桥梁。控制系统的分类1根据能量转换形式控制系统可分为机械、电气、液压、气压等形式的控制系统。每种形式都有其特点和应用场合。2根据反馈方式可分为开环控制和闭环控制。开环控制不使用反馈,闭环控制利用反馈原理进行调节。3根据控制特性可分为连续控制系统和离散控制系统。前者连续处理数据,后者以离散的时间间隔处理数据。4根据控制对象可分为单变量控制系统和多变量控制系统。前者控制一个变量,后者同时控制多个变量。开环控制系统简单结构开环控制系统由输入、控制器和执行机构三个基本部分组成,不存在反馈回路,只能单向运作。应用广泛开环控制系统应用于工业生产、家用电器、交通控制等多个领域,操作简单,成本较低。优势所在结构简单,易于实现响应快,控制精度高成本低廉,维护简单闭环控制系统反馈回路闭环控制系统通过实时监测实际输出并与目标输出进行比较来实现控制。反馈回路是关键。错误修正系统会根据偏差检测结果立即调整控制量,以最小化误差,达到理想状态。稳定性闭环控制系统更加稳定可靠,能抵抗外部干扰和内部参数变化的影响。精准控制通过不断调整,闭环控制系统可以实现更高的精度和稳定性。误差的概念误差的定义误差是指实际测量值与真实值之间的差异。每个测量过程都会存在一定程度的误差。误差的来源误差可能源于测量工具的精度、测量环境的变化、人为操作失误等。识别并控制误差源是非常重要的。误差的影响无论是科学研究还是工程应用,减少误差都是关键。过大的误差会严重影响测量结果的准确性和可靠性。误差的处理通过统计分析、误差传播等方法,可以对测量误差进行评估和控制,提高测量的精度。误差的种类1系统误差由系统本身的结构和参数引起的固有误差。这种误差通常是可预知的。2随机误差由测量过程中的不确定因素引起的不可预知误差。这种误差遵循概率分布规律。3粗大误差由于操作失误或设备故障引起的明显偏离实际值的误差。这种误差应该在数据处理中剔除。4动态误差由于测量对象的变化引起的可变误差。需要动态校正才能消除这类误差。误差分析的方法数学模型分析建立控制系统的数学模型,通过数学推导和分析确定误差产生的原因和影响。实验分析通过设计实验,采集实际数据,监测和记录系统运行过程中的误差变化规律。数值模拟利用计算机仿真软件,对数学模型进行数值分析,模拟系统运行时的误差变化。综合分析结合数学模型分析、实验分析和数值模拟结果,全面评估系统误差,找出改进措施。比例控制简单易懂比例控制是最基本的控制策略之一,它通过简单地将误差乘以一个比例系数来得到控制量。这种控制方式直观简单,易于实现。快速响应比例控制可以快速做出响应,适用于对系统反应速度要求较高的场合。它能够快速修正误差,提高系统的动态性能。稳定性折衷尽管比例控制响应迅速,但由于其对误差的敏感性,系统可能会出现振荡或者稳定性不足的问题,需要进行进一步的优化。应用广泛比例控制广泛应用于工业自动化、电子电气系统、机械控制等领域,是工程实践中最简单有效的控制策略之一。积分控制消除稳态误差积分控制通过积累误差来消除最终稳态误差,确保系统在稳态时输出完全跟踪输入。提高系统鲁棒性与单纯使用比例控制相比,积分控制可以有效抑制外部干扰和系统参数变化对系统的影响。减小响应时间合理设计积分时间常数可以减小系统的响应时间,提高控制质量。微分控制快速响应微分控制通过预测错误变化趋势,能够快速调整控制量,提高系统响应速度。缓冲误差峰值微分控制可以抑制系统中的瞬时误差,减小误差振荡幅度,稳定系统输出。改善稳定性与单纯的比例控制相比,微分控制能够提高控制系统的稳定性和抗干扰能力。PID控制比例控制(P)通过传感器检测系统输出,计算误差,并将误差乘以比例系数作为控制量。比例控制可快速响应,但存在稳态误差。积分控制(I)通过时间积分误差,消除稳态误差,但响应会变慢。积分作用可修正比例控制的稳态误差。微分控制(D)根据误差的变化率来实现预控,提高系统的动态响应性能,降低