一自动控制的一般概念概要PPT课件.ppt

第一章自动控制的一般概念 1 2控制的基本概念 1 3基本控制方式 1 4控制系统的类型 1 5对控制系统的基本要求 1 1引言 1 1引言 发展过程 经典 古典 控制理论 20世纪60年代前 现代控制理论 应用 深入到生产 生活的各个领域日常生活 收音机 电视机 冰箱 空调 汽车 飞机 工程 数控机床 合成塔 核反应堆 军事 火炮群 导弹 特种炸弹 垂直起降飞机 科技 航天飞机 卫星姿态控制 机器人 一控制 二者之间 有目的的行为 二自动控制 是指在没有人直接参与的条件下 利用控制装装置使被控对象的输出按照预定的规律运行 三自动控制系统 是指能够对被控对象的工作状态进行自动控制的系统 它由被控对象和控制装置组成 四自动控制系统的构成 1 2控制的基本概念 被控对象 指需要给以控制的机器 设备或生产过程 被控对象是控制系统的主体 例如火箭 锅炉 机器人 电冰箱等 控制装置 指对被控对象起控制作用的设备总体 有测量变换部件 放大部件和执行装置 举例 炉温控制系统 被控对象 烘炉 被控量 炉温 给定量 希望值 五自动控制系统的常见物理量 被控量 指被控对象中要求保持给定值 要按给定规律变化的物理量 被控量又称输出量 输出信号 给定值 是作用于自动控制系统的输入端并作为控制依据的物理量 给定值又称输入信号 输入指令 参考输入 干扰量 除给定值之外 凡能引起被控量变化的因素 都是干扰 干扰又称扰动 六方框图 一 开环控制 信号单向流动 输出量对控制作用无影响 控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系 特点 简单 稳定 精度低 1 3控制系统基本控制方式 二 闭环控制 反馈控制 信号有反向作用 输出量对控制作用有直接影响特点 复杂 抗干扰能力强 精度高 有稳定性问题 反馈装置 输入量 三 复合控制 前向联系 反向作用 特点 性能要求高时用之 1按输入补偿 控制器 前馈控制器 被控对象 反馈环节 四 闭环控制工作原理 1控制目的 排除干扰因素 骑车时为何睁眼 影响 使被控量随给定量变化 2负反馈原理 构成闭环控制系统的核心 把系统的输出信号引回输入端 与输入信号相比较 利用所得的偏差信号进行控制 达到减小偏差 消除偏差的目的 负反馈控制系统的特点 按偏差控制的具有负反馈的闭环系统1 有反馈 信号流动构成闭回路 2 按偏差进行控制 控制作用有使偏差减小的趋势 偏差 期望输出 实际输出 闭环控制 复合控制 开环控制 控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系 开环控制 前馈控制 开环 闭环控制系统的方框图 构成 方框图中的几种表示法 闭环控制 复合控制 人抓取物体的分析 脑 上肢 手 眼睛 1 3系统类型 按控制方式分 按被控对象分 分类 按给定值变化规律分 按系统功用分 开环控制 按给定值操纵 按干扰补偿 闭环控制 按偏差调节 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 按系统数学描述 数学模型 分 线性系统 描述其动力学特性的微分方程不包括输入变量和输出变量以及它们各阶导数的非一次幂 反之则为非线性系统 如系统的所有环节均为线性环节 则其为线性系统 系统如包含非线性环节 则其为非线性系统 线性系统非线性系统 按信号传递的连续性分连续系统 系统中所有的信号都是连续的 反之则为离散系统 按微分方程系数的特点分定常系统 描述其动力学特性的微分方程的系数均为常数 反之则为时变系统本课程主要讲述线性定常系统 连续系统离散系统 定常系统时变系统 1 4对控制系统的要求 对控制系统的要求 1 稳定性 是保证控制系统正常工作的先决条件 2 快速性 动态性能 有指标 3 准确性 稳态 过度结束后的 值应尽量与期望值一致 暂态过程特点 下图中 a b 非周期振荡 c 发散振荡 d e 收敛振荡 f 等幅振荡 以烧水为例解释控制过程及其要求 1 稳 2 准 3 快 自动控制研究的两类问题 控制系统的分析 已知实际系统 求其