工程控制基础-1

1、工程控制基础高晶程主要教材：1、王积伟。控制工程基础。高等教育出版社。主要参考文献：1、姚伯威。控制工程基础。国防工业出版社，1995年2、李友善。自动控制原理(修订版)。国防工业出版社。3、自动控制原理成绩评定方法：考试：70%作业：15%出勤：15% 第一章 控制系统的基本概念控制的本意:为了达到某种目的对事物进行支配、管束、管制、管理、监督、镇压。控制的定义例.钢铁轧制:轧出厚度一致的高精度铁板温度控制,生铁成分控制,厚度控制,张力控制,等等。自动控制理论发展简史经典控制理论 ( 19世纪初 ) 时域法 复域法 (根轨迹法) 频域法 现代控制理论 ( 20世纪6

2、0年代 ) 线性系统 自适应控制 最优控制 鲁棒控制 最佳估计 容错控制 系统辨识 集散控制 大系统复杂系统智能控制理论 ( 20世纪70年代 ) 专家系统 模糊控制 神经网络 遗传算法例：调速器工作原理图工程控制基础自动控制理论 是研究自动控制系统组成，进行系统分析设计的一般性理论 是研究自动控制过程共同规律的技术学科工程控制基础自动控制 定义 在无人参与的情况下，利用控制装置，使工作机械或生产过程（被控对象）的某一个物理量（被控量）按预定的规律（给定量）运行。基本控制方式 1. 开环控制 2. 闭环控制 3. 半闭环控制 1.开环控制定义：如果系统只是根据输入量和干扰量进行控制，而输出量和

3、输入量之间不存在反馈回路，输出量在整个控制过程中对系统的控制不产生任何影响，这样的系统称为开环系统。例：数控机床的开环控制输入装置数控装置伺服驱动装置工作台指令系统输入工作台位置系统输出特点：系统的输出量不会对系统的控制作用发生影响。优点：简单、稳定、可靠。若组成系统的元件特性和参数值比较稳定，且外界干扰较小，开环控制能够保持一定的精度。缺点：精度通常较低、无自动纠偏能力。2、闭环控制系统定义：如果系统的输出量和输入端之间存在反馈回路，输出量对系统的控制产生直接影响，这样的系统称为闭环控制系统。优点：精度较高，对外部扰动和系统参数变化不敏感缺点：存在稳定、振荡、超调等问题，系统性能分析和设计麻

4、烦。2、半闭环控制系统定义：如果控制系统的反馈信号不是直接从系统的输出端引出，而是间接地取自中间的测量元件，这样的系统称为半闭环控制系统。优点：比开环控制系统精度高，比闭环系统精度低。 比闭环系统更易于实现系统的稳定。例: 炉温控制系统 炉温控制系统方框图炉温控制系统方框图例：函数记录仪例：函数记录仪工作原理 函数记录仪方框图 负反馈原理将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。构成闭环系统的核心闭环(反馈)控制系统的特点系统内部存在反馈，信号流动构成回路偏差起调节作用哪一个是正反馈，哪一个是负反馈？控制系统的 组成 (1) 被控对

5、象控制系统 测量元件 比较元件 控制装置 放大元件 执行机构 校正装置 给定元件给定元件用于产生给定信号或输入信号。输入信号反映了控制系统的希望输出。比较元件：用来接收输入信号和反馈信号并进行比较对功率进行放大，以满足执行机构对功率的要求直接对控制对象进行操纵的元件，使被控值与希望值取得一致自动控制系统需要控制的机器、设备或生产过程。被控对象物理量称为被控量或系统的输出量给定元件串联校正元件放大变换元件执行元件控制对象测量元件输出扰动信号并联校正元件+又叫校正装置。用于改善系统的综合性能，其参数和结构应便于调整串接在系统前向通路的称为串联校正装置并接在反馈回路上的称为并联校正装置被控对象的输出

6、的物理量，也叫被控量控制系统的组成 (2)水温调节系统水温调节系统水温调节系统方框图控制系统的分类按给定信号的形式 恒值系统 / 随动系统 按系统是否满足叠加原理 线性系统 / 非线性系统按系统参数是否随时间变化 定常系统 / 时变系统按信号传递的形式 连续系统 / 离散系统按输入输出变量的多少 单变量系统 / 多变量系统对控制系统的基本要求1. 稳：（基本要求） 要求系统要稳定2. 准：（稳态要求） 系统响应达到稳态时， 输出跟踪精度要高3. 快：（动态要求） 系统阶跃响应的过渡过程 要平稳，快速自动控制原理课程的任务与体系结构课 程 小 结1. 自动控制的一般概念 基本控制方式 控制系统的基本组成 控制系统的分类 对控制系统的要求 课程研究的内容2. 要求掌握的知识点 负反馈控制系统的特点及原理 由系统工作原理图绘制方框图线性经典控制理论基本原理数学模型系统分析复域分析根轨迹法时域分析微分方程求解频域分析频率特性系统性能：稳定性、稳态特性，动态特性本课程主要任务掌握经典控制理论的基本概念、基本理论和基本