人工控制和自动控制(教学课件)市公开课一等奖省课获奖课件

自动控制技术精品PPT模板第1页第一章自动控制基本概念主要内容：

1.人工控制与自动控制

2.开环控制

3.闭环控制

4.自动控制系统组成

5.自动控制系统分类精品PPT模板第2页1.1人工控制与自动控制1.1.1自动控制问题提出

一种简单水箱液面，因生产和生活需要，希望液面高度h维持恒定。当水流入量与流出量平衡时，水箱液面高度维持在预定高度上。水箱流出流入h

当水流出量增大或流入量减小，平衡则被破坏，液面高度不能自然地维持恒定。精品PPT模板第3页

这种出水量与进水量不平衡现象必然要经常发生。这使得这种“水位恒定要求”变得难以实现了。所谓控制就是强制性地变化某些物理量（进水量），而使另外某些特定物理量（如被控量液面高度h）维持在某种特定标准上。人工控制例子。水箱（控制对象）流出流入h

这种人为地强制性地变化进水量，而使液面（被控量）高度维持恒定过程，即是人工控制过程。精品PPT模板第4页1.2.2自动控制定义及基本职能元件

1.自动控制定义自动控制就是在没有人直接参与情况下，利用控制器使被控对象（或过程）某些物理量（或状态）自动地按预先给定规律去运行。水箱流出流入h控制器浮子

当出水与进水平衡被破坏时，水箱水位下降(或上升)，出现偏差。这偏差由浮子检测出来，自动控制器在偏差作用下，控制阀门开大(或关小)，对偏差进行修正，从而保持液面高度不变。精品PPT模板第5页2.自动控制基本职能元件自动控制实现,事实上是由自动控制装置来替代人基本功能，从而实现自动控制。画出以上人工控制与自动控制功能方框图进行对照。水箱流出流入h水箱流出流入h控制器浮子

眼睛

浮子

大脑

自动控制器肌肉、手

执行元件精品PPT模板第6页

比较两图能够看出，自动控制实现人工控制功能，存在必不可少三种替代人职能基本元件：气动阀门希望液位实际液位浮子控制器水箱肌肉和阀门希望液位实际液位大脑水箱眼睛精品PPT模板第7页执行元件参照输入输出测量变送元件控制器对象扰动输入

测量元件与变送器（替代眼睛）；自动控制器（替代大脑）；执行元件（替代肌肉、手）。这些基本元件与被控对象相连接，一起组成一种自动控制系统。下列图是典型控制系统方框图。精品PPT模板第8页案例自动调温空调精品PPT模板第9页调整风门希望温度实际温度温度传感器控制器空调精品PPT模板第10页小结人工控制自动控制控制量和被控对象自动控制基本元件精品PPT模板第11页作业电饭煲

精品PPT模板第12页1.2开环控制1.2开环控制开环控制是最简单一种控制方式，我们能够给出开环控制一般定义：定义：控制量与被控量之间只有顺向作用而没有反向联系。开环控制系统典型方框图如图所示。控制器被控对象控制量被控量

交通指挥红绿灯，自动洗衣机，自动售货机，产品自动生产线，数控车床等等。精品PPT模板第13页电动机转速滑臂位置功率放大器电位器下列图是一种直流电动机转速控制系统。

当调整电位器滑臂位置时，变化功率放大器输入电压，从而变化电动机电枢电压，最后变化电动机转速。以上控制过程，用方框图简单直观地表达出来。

精品PPT模板第14页

开环控制特点：（1）构造简单、调整方便、成本低。（2）给定一种输入，有对应一种输出。（3）在系统方框图中，作用信号是单方向传递，形成开环。（4）输出不影响输入。（5）若系统有外界扰动时，系统输出量不也许有精确数值，即开环控制精度不高，或抗干扰能力差。1.3闭环控制定义：凡是系统输出信号对控制作用有直接影响系统，都叫做闭环控制系统。精品PPT模板第15页

在控制系统中，控制装置对被控对象所施加控制作用，若能取自被控量反馈信息，即根据实际输出来修正控制作用，实现对被控对象进行控制任务，这种控制原理称为反馈控制原理。正是由于引入了反馈信息，使整个控制过程成为闭合。因此，按反馈原理建立起来控制系统，叫做闭环控制系统。在闭环控制系统中，其控制作用基础是被控量与给定值之间偏差。

人本身就是一种具有高度复杂控制能力闭环系统。例如，人能够用手拿到放在桌上书等物，体现了闭环控制原理。直流电动机转速闭环控制例子。精品PPT模板第16页电动机转速给定位置功率放大器电位器+-负载扰动测速发动机ufureuaM功率放大器电动机负载电位器F测速发动机精品PPT模板第17页

闭环控制特点：①控制作用不是直接来自给定输入，而是系统偏差信号，由偏差产生对系统被控量控制；②系统被控量反馈信息又反过来影响系统偏差信号，即影响控制作用大小。这种自成循环控制作用，使信息传递途径形成了一种闭合环路，称为闭环。③提升了控制精度。闭环控制系统典型方框图如图所示。控制器被控对象反馈元件输入输出+-偏差精品PPT模板第18页三.开环与闭环控制系统比较闭环系统长处是采取了反馈，因而使系统响应对外部干扰和内部系统参数变化均相称不敏感。这样，对于给定控制对象，有也许采取不太精密且成本较低元件组成精密控制系统。在开环情况下，就不也许做到这一点。从稳定性观点出发，开环控制系统比较容易建造，由于对开环系统来说，不存在稳定性问题。不过在闭环系统中，稳定性则始终是一种主要问题。由于闭环系统也许引发过调误差，从而造成系统做等幅振荡或变幅振荡。工程上常采取复合控制办法，就是把二者结合起来使用。复合控制实质上是在闭环控制回路基础精品PPT模板第19页结束精品PPT模板第20页9、人价值，在招收诱惑一瞬间被决定。10-10月-2110-10月-21Sunday,October10,202310、低头要有勇气，昂首要有低气。***10/10/202312:00:00AM11、人总是爱惜为得到。10-10月-21**Oct-2110-Oct-2112、人乱于心，不宽余请。***Sunday,October10,202313、气愤是拿他人做错事来处罚自己。10-10月-2110-10月-21**10October202314、抱最大希望，作最大努力。10