自动控制原理第一章绪论.pptVIP

电风扇的控制*电机（执行机构）风扇叶片

（控制对象）开关或程序控制器控制电压开环控制的特点：结构简单，成本低，调整方便；在系统方框图中，作用信号是单方向传递的控制器无法克服扰动，自动修正偏差；开环控制适用于：输入-输出关系已知，且系统不存在干扰（或扰动微弱）的场合。2．闭环控制系统定义：系统中存在信号的闭合回路，或者输入端与输出端之间存在反馈的系统，称为闭环控制系统或反馈控制系统。测量元件图纸位移放大器执行机构微型计算机切削刀具工作机床微型计算机控制机床（闭环系统）直流电动机转速闭环控制*电动机转速给定位置功率放大器电位器+-负载扰动测速发动机ufureuaM功率放大器电动机负载电位器F测速发动机基于偏差的控制，可以抑制任何内、外扰动对控制量的影响，控制精度较高。闭环控制的优点：结构复杂，成本较高；只有在偏差出现后才产生控制作用闭环控制的缺点：3．复合控制系统复合控制是闭环控制和开环控制相结合的一种方式。它是在闭环控制等基础上增加一个干扰信号的补偿控制，以提高控制系统的抗干扰能力。控制器被控对象补偿装置输入输出+-+扰动增加干扰信号的补偿控制作用，可以在干扰对被控量产生不利影响的同时及时提供控制作用以抵消此不利影响。纯闭环控制则要等待该不利影响反映到被控信号之后才引起控制作用，对干扰的反应较慢。两者的结合既能得到高精度控制，又能提高抗干扰能力。1.3.2按给定信号分类*输入信号是一个恒定的数值。恒值控制系统主要研究各种干扰对系统输出的影响以及如何克服这些干扰，把输入、输出量尽量保持在希望数值上。（例如：液位控制，电机转速控制）c(t)=r(t)=const.恒值控制系统输入信号是一个已知的时间函数，系统的控制过程按预定的程序进行，要求被控量能迅速准确地复现。（例如：数控机床加工系统）恒值控制系统也可看作是程序控制系统的特例。c(t)=r(t)，r(t)为已知时间函数。程序控制系统随动控制系统（或称伺服系统）(例如：火炮自动跟踪系统，显示记录仪，跟踪卫星的雷达天线控制系统等）这类系统的特点是输入信号是一个未知函数，要求输出量跟随给定量变化，也称为跟踪控制。c(t)=r(t)，r(t)为未知时间函数。1.3.3按描述系统的数学模型分类*线性系统由线性元件构成的系统叫线性系统。其运动方程为线性微分方程。若各项系数为常数，则称为线性定常系统。其运动方程一般形式为:式中：u(t)—系统的输入量；y(t)—系统的输出量。1主要特点：具有叠加性和齐次性，即当系统的输入分别为r1(t)和r2(t)时，对应的输出分别为c1(t)和c2(t)，则当输入为r(t)=a1r1(t)+a2r2(t)时，输出量为c(t)=a1c1(t)+a2c2(t),其中为a1、a2为常系数。2非线性系统1在构成系统的环节中有一个或一个以上的非线性环节时，则称此系统为非线性系统。典型的非线性特性有饱和特性、死区特性、间隙2特性、继电特性、磁滞特性等。如图1-16所示。非线性特性可分为：非本质非线性和本质非线性两大类。3图1-16非线性元件静特性举例严格来说，任何物理系统的特性都是非线性的。但为了研究问题的方便，许多系统在一定的条件下，一定的范围内，可以近似地看成为线性系统来加以分析研究，其误差往往在工业生产允许的范围之内。非线性的理论研究远不如线性系统那么完整和成熟，一般只能近似的定性描述和数值计算。1.3.4按信号传递的连续性划分1.连续系统系统各部分的信号都是时间变量的连续函数时，称为连续系统，其运动状态或特性一般能用微分方程来描述。连续系统中各元件传输的信息在工程上称为模拟量，其输入输出一般用r(t)和c(t)表示。采用常规控制仪表的系统就属于这一类型。r(t)t0c(t)t02.离散系统当系统中应用了数字计算机或数字控制器时，系统的某处或几处的信号以脉冲序列或数码的形式传递，这类系统称为离散系统。离散系统的运动状态一般用差分方程描述。实际物理系统中，往往是控制上的需要，人为地将连续信号离散化，我们称其为采样。c(t)t0c(t)c*(t)c*(t)t0输出输入+－A/D计算机D/A放大器执行器被控对象反馈装置图1-19计算机控制系统结构图数字控制器1.3.5其它分类