自控原理课件第一章.ppt

同学们好 祝同学们在新的学年里学习愉快 自 我 介 绍 1989 毕业于中南工业大学工业自动化专业 1989 1995 就职于衡阳钢管厂炼钢分厂 设计研究所 参与或独立完成电气工程控制系统和技术改造项目4项 1996 1998 就职于广州南方连铸工程公司 负责水平连铸工程自动控制系统设计 安装与调试项目5项 分布于浙江 山西 云南 福建等省市 1998 调入中南工学院自动化专业从事教学 科研工作 2004 研究生毕业于南华大学核技术及应用专业 刘冲 湖南祁阳人 副教授 硕士生导师 博士研究生 2004 获副教授资格 2007年评为硕士生导师 2006 2007 在北京核仪器厂主持完成秦山核电站一期工程反应堆仪表与控制系统数字化改造项目的设计与研制 近年来 主持完成省级 校级科研2项 参与多项 发表学术论文近20篇 指导硕士研究生多人 主要承担的自动化专业的课程教学任务 自动控制原理 电机与拖动基础 智能控制理论与指导毕业设计等 主要研究方向 智能控制及应用 核测控理论与方法 2005 考取南华大学核技术及应用专业博士研究生 联系方式 Tel 8282042 o 8807052 h mail liuchong651 QQ 380743431 刘冲 自动控制原理AutomaticControlTheory 主编胡寿松 自动化 刘冲 副教授 参考书目 1 胡寿松 自动控制原理习题集 解析 科学出版社 2 王莹莹 自动控制原理全程辅导学习及习题全解 中国时代经济出版社 与第四版配套 3 梅晓榕 自动控制原理学习与考研指导 科学出版社 4 孔慧芳 自动控制原理练考 清华大学出版社 5 徐海军等 自动控制原理同步辅导 航空工业出版社 6 王彤 自动控制原理试题精选与答题技巧 哈工大出版社 7 刘慧英 自动控制原理 第四版 导教 导学 导考 西北工业大学出版社 8 史忠科等 自动控制原理常见题型解析及模拟题 同 7 一 课程的主要内容控制系统的建模 时域分析 根轨迹 频率特性分析 频率法校正系统 离散系统 非线性系统等 教材前八章内容 二 课程的内容重点数学模型 时域分析 根轨迹 频率特性分析 频率法校正系统等 三 相关课程先导课程 高等数学及工程数学 电路理论 电子技术等 后续课程 现代控制理论 自动控制系统 智能控制理论等 四 学习要求1 坚持及时预习 复习 2 独立完成作业 实验与实验报告 第一章自动控制基本概念 1 1引言 1 理论形成的背景1765年 瓦特发明蒸汽机 工业与军事的需要 电子技术的发展 推动了控制理论的不断地向前发展 2 创建控制理论代表人物 维纳 Wiener 劳斯 Routh 胡尔维茨 Hurwitz 伯德 H W Bode 奈奎斯特 Nyquist 李雅普诺夫 扎德 Zadeh 傅京孙等 3 问题的提出 1 人类社会进步的需要 2 科学技术发展的需要 减轻劳动强度 提高劳动效率 1 2自动控制理论的发展 1 经典控制理论 20世纪40 60年代 研究对象 单输入单输出 SISO 线性定常系统 研究方法 传递函数 根轨迹 频率特性 2 现代控制理论 20世纪60 70年代 研究对象 多输入多输出 MIMO 非线性 时变系统 研究方法 状态空间法 3 智能控制与大系统理论 20世纪70年代 研究对象 多输入多输出 MIMO 非线性 时变复杂系统 研究方法 模糊规则 神经网络模型与算法等智能方法 1 3本章的重点 难点与考点 一 重点 控制系统基本概念的理解 闭环 反馈 系统的特征 方框图的绘制 工作原理分析 二 难点 系统方框图的绘制 工作原理分析 三 考点 1 基本概念 2 控制系统方框图的绘制 工作原理分析 1 4自动控制的基本概念 1 重要概念 1 自动控制 指在没有人直接参与的情况下 利用控制器 控制装置 使被控对象 或过程 的被控量 物理量或状态 自动地按照预定的规律运行 1 控制器 控制装置 除去被控对象以外的具有测量 计算 放大和执行功能的部分 2 被控对象 或过程 被控制的具体的机器设备 生产过程 是系统的主体 2 自动控制系统 指承担控制任务的被控对象和控制装置的总体 3 负反馈控制 原理 将系统的被控量 输出 反送到输入端与给定量 输入 相比较 并利用所得到的偏差信号来引起控制器产生控制量进行控制 以减小或消除偏差 其实质是 按偏差进行控制 2 常用概念 控制对象 过程 控制器 控制装置 系统 输出 被控量 输入 给定 操作量 控制量 扰动 量 静态 动态 特性等 1 5基本控制方式 1 开环控制 指系统的输出量对系统不产生控制作用的控制方式 开环控制有两种情形 1 按给定值控制 2 按扰动补偿控制 顺馈控制 2 闭环控制 反馈控制 指系统的输出信号对系统的控制作用有直接影响的控制方式 3 复合控制 指闭环控制与开环控制相结合的控制方式 或者说 是偏差控制和顺馈控制相结合的控制方式 复合控制亦有两种情形 1 附加给定输入补偿 2 附加扰动输入补偿 1 附加给定输入补偿 2 附加扰动输入补偿 由于前馈补偿装置Gr s 引入 相当于在系统中增加了一个输入信号Gr s R s 如果Gr s 选取合适 则可使它产生的误差信号与R s 产生的误差信号相比 大小相等 方向相反 实现全补偿 选择合适的Gn s 对输出进行补偿 以抵消因为N s 通过G2 s 对C s 的影响 1 按给定值控制 2 按扰动控制 4 比较 开环控制 与 复合控制 1 6自动控制系统的分类及基本组成 1 分类 要求掌握方法 尤其是线性与非线性系统的分类 1 7对控制系统的基本要求 1 稳 定性 基本要求 稳定裕度 h 要合理 2 基本组成 要求掌握各元件的作用及其在系统中的相对位置 2 快 速性 动态要求 超调量 要小 调节时间ts要短 3 准 确性 稳态要求 稳态误差ess要小 1 8自动控制系统的分析与设计 主要分析工具 Matlab平台 1 9系统分析 1 请在图中标示出a b c d应怎样连接才能成为负反馈系统 2 试画出系统的方框图 并简要分析系统的工作原理 例题1 下图是一电动机转速控制系统工作原理图 解 a与d b与c分别相连 即可使系统成为负反馈系统 系统方框图为 例题2 教材Page3之图1 2龙门刨床速度控制系统 例题3 下图是一电炉温度控制系统原理示意图 试分析系统保持电炉温度恒