自控原理—第1章控制工程.ppt

教材 韦子枝主编 控制工程基础 第一章自动控制的一般概念 什么是自动控制 自动控制技术及其应用自动控制系统基本控制方式反馈控制原理反馈控制系统的基本组成自动控制系统举例 自动控制在无人直接参与的情况下 通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定要求进行 1 什么是自动控制 2 自动控制技术及其应用 自动控制技术应用工业 压力 温度 流量 位移 湿度军事领域 飞机自动驾驶 火炮自动跟踪 导弹 卫星 宇宙飞船更多领域 系统工程 交通管理生物学系统 生物控制论 人造器官经济系统 模拟经济管理过程 经济控制论 现代化的工厂 飞机的自动驾驶 卫星的发射与回收 3 自动控制系统基本控制方式 开环控制方式控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程 没有修正偏差能力 抗扰动性较差 结构简单 调整方便 成本低 在精度要求不高的情况下有一定的实用价值 3 自动控制系统基本控制方式 反馈控制方式 闭环控制 最基本的控制方式 偏差控制 可以抑制内 外扰动对被控制量产生的影响 精度高 结构复杂 设计 分析麻烦 复合控制方式将按偏差控制与按扰动控制结合起来 对主要扰动采用适当补偿装置实现扰动控制 同时 再组成反馈控制系统实现按偏差控制 以消除其余扰动产生的偏差 4 反馈控制原理 自动控制系统完成一定控制任务的一些元 部件的组合 反馈把取出的输出量送回输入端 并与输入信号相比较产生偏差信号的过程 称为反馈 若反馈的信号与输入信号相减 使产生的偏差越来越小 称为负反馈 反之 称为正反馈 4 反馈控制原理 反馈控制系统能对输入量与输出量进行比较 并且将它们的偏差作为控制手段 以保持两者之间预定关系的系统 称为反馈控制系统 由于引入了被控量的反馈信息 整个控制过程成为闭合的 因此反馈控制也称为闭环控制 4 反馈控制原理 4 反馈控制原理 对象是指一个机器 设备或生产过程 如加热炉 化学反应过程或宇宙飞船 4 反馈控制原理 控制装置或控制器由具有一定职能的各种基本元件组成 4 反馈控制原理 测量元件其职能是测量被控制的物理量 5 反馈控制系统的基本组成 给定元件其职能是给出与期望的被控量相对应的系统输入量 即参据量 5 反馈控制系统的基本组成 放大元件将比较元件给出的偏差进行放大 用来推动执行元件去控制被控对象 可用晶体管 集成电路 等组成电压放大器或功率放大器 5 反馈控制系统的基本组成 执行元件直接推动被控对象 使其被控量发生变化 执行元件有阀 电动机 液压马达等 5 反馈控制系统的基本组成 校正元件亦称补偿元件 它是结构或参数便于调整的元件 用串联或反馈的方式连接在系统中 以改善系统性能 5 反馈控制系统的基本组成 前向通路信号沿箭头方向从输入端到达输出端的传输通路 主反馈通路系统输出量经测量元件反馈到输入端的传输通路 5 反馈控制系统的基本组成 主回路前向通路与主反馈通路共同构成主回路 局部反馈通路单回路系统 包含一个主反馈通路的系统 多回路系统 有两个或两个以上反馈通路的系统 5 反馈控制系统的基本组成 外作用的两种类型有用输入和扰动 前者决定系统被控量的变化规律 而后者破坏有用输入对系统的控制 6 自动控制系统举例 热力系统的人工反馈控制 被控对象 热水炉 测量元件 温度计 输入量 给定温度 比较元件 人脑 执行元件 阀门 输出量 出水温度 扰动 冷水温度 环境温度 热力系统