《控制系统框图》课件.pptVIP

*****************控制系统概述11.定义控制系统是使系统按照预定的目标运行的装置或方法。22.目标控制系统旨在保持系统输出的稳定性和精度，并根据需要进行调整。33.组成控制系统通常包含传感器、控制器、执行机构和被控对象等部分。44.应用控制系统广泛应用于工业自动化、航空航天、机器人等领域。控制系统框图的基本元素信号信号是控制系统中传递信息的载体，例如电压、电流、压力等。方框方框代表系统中的各个组件，例如控制器、执行器、被控对象等。箭头箭头表示信号的流动方向，从信号源指向信号接收端。标签标签用于标识信号名称、变量名称或组件的功能。开环控制系统框图开环控制系统是指控制信号不经过反馈环节，直接作用于被控对象，从而实现对被控对象的控制。开环控制系统框图由控制器、执行机构、被控对象和测量元件组成。控制器根据输入信号产生控制信号，执行机构将控制信号转换为被控对象的控制量，被控对象根据控制量做出相应的反应。开环控制系统的特点结构简单开环系统结构简单，成本相对较低，易于实现。响应速度快开环系统通常响应速度快，因为没有反馈回路。稳定性较差开环系统对参数变化和外部扰动比较敏感，容易造成系统不稳定。精度不高开环系统缺乏反馈机制，输出无法被控制，精度较低。闭环控制系统框图反馈环路闭环控制系统包含反馈环路，它将输出信号反馈到输入端，与参考信号进行比较。控制器控制器根据误差信号计算出控制信号，以调节被控对象的输出。执行机构执行机构根据控制信号来控制被控对象的输入，例如调节阀门或电机。被控对象被控对象是需要控制的系统或过程，例如温度控制系统中的加热器。闭环控制系统的特点抗干扰性闭环控制系统能够自动补偿外界干扰，例如负载变化或环境温度波动。例如，在恒温控制系统中，如果外界温度升高，温度传感器会检测到温度变化，并将信号反馈给控制器，控制器会调整加热器的输出功率，从而保持温度稳定。精度闭环控制系统能够提高系统的精度，因为反馈信号能够不断地校正输出误差。例如，在伺服系统中，反馈信号能够不断地校正电机转速和位置的误差，从而保证系统运行的精确度。反馈信号测量输出反馈信号反映了系统的实际输出，通常由传感器测量获取。反馈到控制器反馈信号被送入控制器，与期望值进行比较，生成控制信号。闭环控制反馈信号的存在使得系统能够根据实际输出调整控制策略，实现闭环控制。比较器比较器的作用比较器用于比较两个输入信号的大小。比较器输出取决于两个输入信号的相对大小。比较器广泛应用于模拟和数字电路中，例如电压检测、信号阈值判断和模拟信号数字化。比较器的类型比较器分为开环和闭环两种类型。开环比较器通常用于比较两个信号的绝对大小，而闭环比较器则用于比较两个信号的相对大小，并且通常用于反馈控制系统中。控制器控制策略控制器根据偏差信号和控制算法，产生控制信号。反馈控制控制器根据系统反馈的信息，实时调整控制策略。信号处理控制器接收反馈信号，进行信号处理，并输出控制信号。执行机构电动机电动机是执行机构的常见形式，将电能转化为机械能。液压执行器液压执行器利用液压动力，适用于大功率、高扭矩的应用。气动执行器气动执行器利用压缩空气，适合轻载、快速响应的应用。被控对象11.执行器被控对象是控制系统要控制的对象，例如电机、机械臂或温度控制系统中的加热器等。22.过程被控对象通常包含一个物理过程，例如电机转速、机械臂位置或温度变化。33.传感器传感器用来测量被控对象的状态，例如温度传感器、压力传感器或位置传感器等。44.模型为了设计控制系统，通常需要对被控对象建立数学模型，描述其动态特性和输入输出之间的关系。幅频特性描述频率响应定义控制系统对不同频率正弦输入信号的响应特点幅值和相位随频率变化而变化作用分析系统稳定性、动态特性和频率特性相频特性相频特性是控制系统的一个重要指标，它描述了系统输出信号相对于输入信号的相位变化随频率的变化关系。相频特性曲线通常以频率为横坐标，相位差为纵坐标，可以直观地反映系统对不同频率信号的相位响应。稳定性稳定性定义控制系统稳定性指的是，在受到扰动后，系统是否能够恢复到平衡状态。稳定性分析稳定性分析是控制系统设计中重要的环节，确保系统在各种情况下都能正常运行。稳定性指标阻尼比自然频率稳态误差11.定义稳态误差是指控制系统在输入信号稳定后，输出信号与设定值之间的偏差。22.影响因素稳态误差受到系统结构、参数、输入信号类型等因素的影响。33.降低方法通过调节系统参数、引入积分环节等方法可以