第四章-控制与设计第二节2.ppt

1 1 1 第四章控制与设计 2 2 第二节控制系统的组成和描述 分类 控制系统 开环控制系统 openloopcontrolsystem 闭环控制系统 closedloopcontrolsystem 一 控制系统 开环控制系统 控制过程不将结果反馈回来影响控制作用的系统 闭环控制系统 能将控制结果反馈回来与希望值进行比较 并根据它们的误差及时调整控制作用的系统 闭环控制系统的关键是要有 反馈环节 并且可根据反馈回来的信息对控制结果进行调整 6 开环与闭环控制系统的辨别方法 1 看是否有反馈环节 2 加入干扰 看能否根据反馈的信息进行调整控制的结果 7 7 7 例1 投掷飞镖 开环控制系统 8 8 8 例2 瓦特式速度调节器 闭环控制系统 9 瓦特式速度调节器视频 10 10 一 控制系统的组成 P115 我们可用框图的形式描绘投掷飞镖和瓦特式速度调节器的控制过程 反馈环节 骑自行车 期望值 自行车 行驶路线 眼睛 反馈环节 12 12 由于闭环控制系统有反馈环节的存在 使在信号流动上形成了如图所示的闭合回路 这也是为什么我们把这类控制系统称为闭环控制系统的原因 图4 22闭合的信息回路 信号处理 13 13 如果将我们的身体看成是一个控制系统 在你从书架上拿出一本你想要看的书的过程中 身体各部分分别完成什么功能 P116 同学们可以记下答案 大脑 肢体 想看的书 眼睛 14 14 14 1 控制器 控制命令 信号 的发出部分 2 被控量 一个控制系统的控制目的 例如 瓦特式速度调节器的离心调节器和投飞镖人的大脑 例如 发动机的转速和飞镖的落点 3 被控对象 在瓦特式速度调节器例子中 通过对发动机的控制实现的 而在投掷飞镖的例子中 是通过对飞镖控制实现的 发动机和飞镖就是这两个系统的被控对象 4 执行器 将控制器的信号转换成能影响被控对象的信号的装置 例如 刚才的两个例子中的控制阀和人的肢体 5 控制量 能对被控对象产生作用 从而使被控量发生变化的量 p116 15 15 实例可注在书上相应位置p110 16 16 二 控制系统的框图表示 我们用更具一般性的方式表示控制系统的结构 17 17 开环控制 举例1 开关灯的亮与不亮 一个输入信号 手拔开关 对应着一个输出信号 灯亮 18 18 开环控制系统特征系统的输出量仅受输入量控制 输入量到输出量之间的信号是单向传递 例 冲厕水箱的自动闭环控制系统的设计 案例 闭环控制系统 眼睛 大脑 手 容器 给定值 比较器 人工调节液面 液体输出量 液面位置 案例 人工闭环控制系统 22 22 实例 鹰发现猎物后 马上用眼睛估计它与猎物相距的距离和猎物的方位 并向猎物飞行去 在飞行的过程中 鹰的眼睛不断测出自己与猎物的差距 大脑不断作出判断 通过调整翅和尾的飞行状态 以缩小差距 使自己的位置越来越接近猎物 直到捕获到它为止 这一过程就是鹰的飞行控制过程 是闭环控制过程 23 23 过程分析 反馈环节 24 24 闭环系统与开环控制系统对比 可记在书上 1 闭环控制系统有反馈2 开环控制