微机原理课件

自动控制原理1第一章前言学习本课程的意义和作用意义：1.本专业的重要专业基础课，通过学习该课程掌握控制系统的分析和设计方法。2.为进一步学习先进控制方法打下基础。本课程的要求和主要学习内容1.基本要求：获得自动控制系统的基本理论掌握系统的基本分析为设计自动控制系统打下基础22.学习内容：基本概念（概述）自动控制系统的数学模型（传递函数）自动控制系统的时域分析自动控制系统的频域分析系统的稳定性根轨迹法设计及校正系统离散（数字）控制系统3ξ1－1自动控制(autocontrol)系统的概述一、自动控制的系统的工作方式和基本组成自动控制在现代各行业中应用广泛，如：电冰箱，洗衣机，汽车，电力生产的发电机控制等等，都以自动控制为基础。1.自动控制：一般指无人直接或经常参与，而通过某些装置，对某对象施加某种作用来达到预期目的（如：电冰箱的温度）。4调压器220V例1：炉温控制系统UgUf52.自动控制系统基本环节七个环节：给定、比较、校正、放大、执行、被控对象、检测装置上例中：给定环节：滑动变阻器，给定信号：Ug

比较环节和放大环节：放大器执行机构：电动机控制对象：电炉丝检测装置：热电偶被控参数为：炉温（加热电压）6例2.电机调速系统：7测速发电机CF将输出量（转速）检测出来，转换为电压Uf，与Ug相比较，经偏差放大后，控制可控硅电压来提供电机以达到某一转速。控制对象：电机被控参数：电机转速控制器：放大器，触发器，可控硅检测装置：测速电机8自动控制系统就是指能够对控制对象的工作状态（如：炉温，转速）进行自动控制的系统。一般由控制元件通过某种目的有机地联结成一个进行自动控制的总体。定义：自动控制原理，也称自动控制理论，是以控制系统为研究对象，找出各系统的普遍规律，在此基础上将理论用于工程实际的途径。也就是利用自动控制原理的知识对任何一个需要自动控制的系统进行分析和设计。分析系统：在给出系统数学模型的基础上，确定系统的性能（比如：系统的稳定性，抗干扰性能等等）设计系统：指对系统性能按照权利要求提出要求的基础上确定一个的系统模型9二、自动控制原理的发展

第一代：18,19世纪，理论没有形成体系，解决了个别简单的控制问题。理论成果：李亚普诺夫（Liapurv）稳定理论，劳斯（Routh）稳定理论，赫尔维茨(Hurwits)稳定理论。10飞球调节器

11当蒸汽机的负载减轻或者蒸汽温度升高等原因导致蒸汽机转速升高时，飞球调节器的转速也升高，离心力增加，飞球升高，带着套环上升，操纵汽阀联结器关小蒸汽阀门，从而降低蒸汽机速度。反之，当蒸汽机的负载增加或者蒸汽温度下降等原因导致蒸汽机转速降低时，飞球调节器的转速也下降，离心力减小，飞球降低，带着套环下降，操纵汽阀联结器开大蒸汽阀门，从而提高蒸汽机速度。因此当负载、蒸汽温度变化时，蒸汽机速度仍然可以稳定在设定值上。12第二代经典控制（上世纪40－50年代）第二次世界大战结束时，基本形成，50年代达到鼎盛时期。主要解决单变量线性时不变系统。理论成果：Nyquist奈魁斯特稳定理论，Bode反馈放大理论，Evans伊万根轨迹法，Wiener维纳控制论。13第三代现代控制采用时域法即状态空间法。主要解决多变量系统最优控制。70年代进入成就阶段。理论成果：庞德金极大值原理，Bellman动态规划法，卡尔曼（kalman）在状态空间的研究李氏稳定理论，卡尔曼滤波。主要研究方向：最优控制，最佳滤波，系统辨识及自适应控制第四代：（设想，无方法）大系统理论，灰色系统理论，多变量系统的频域设计法等等。14ξ1－2自动控制系统的分类一、据有无反馈可分为：开环控制系统（无反馈）闭环控制系统（有反馈）复合控制系统。反馈：控制器获取被控对象输出端的输出变量。即输出量对系统有控制作用

151、电机开环控制系统

被控量转速N受控于控制量Ur，但被控量N对于控制量Ur没有影响。

由于振动的存在，被控量N相对期望值出现偏差时，系统无法有自修复偏差的能力。

这种被控量只受控于控制量，而被控量对控制量无影响的控制，称为开环控制。这种系统称为开环控制系统。16开环控制特点：1.简单性：有输入就有输出2.精度差：要使系统有要求的精度值，系统的各部分特性参数不能变。3.抗干扰性差：系统有振动时，输出量就就变化。（为什么有时用开环控制）

开环控制系统方框图172.闭环控制系统

电机闭环控制系统控制过程：设给定电压不变时，电机按期望转速N运行，由于外部或内部的作用，如负载的增加，电机转速下降ΔN，即此时N↓＝N－ΔN。负载变化（变大）：N↓（－ΔN）→↓→↑→Ud↑→N↑（ΔN）使电机按速度N来运行18闭环控制系统方框图闭环控制系统的特点：与开环相比，增加了检测和比较环节，结构较复杂利用偏差量作为控制信号，能纠正输出量与期望输出量之间的误差，系统精度高。抗干扰性良好。193.复合控制系统按负反馈原则和按补偿扰动原则结合起来的系统。复合控制系统方框图20二、基本类型按自动控制系统是否形成回路分类开环控制系统，闭环控制系统按结构特点分类反馈控制系统、前馈控制系统、前馈－反馈复合控制系统按给定值信号分为：恒值控制系统、随动控制系统、程序控制系统按元件特性分类线性控制系统、非线性控制系统按传递信号分为：连续（模拟）控制系统、离散（数字）控制系统21ξ1－3反馈控制系统的基本要求一、反馈控制系统基本调节过程：把被调量处于变化状态的过程称为动态过程或暂态过程。把被控量处于相对稳定的状态称为静态或稳态。稳态误差：指系统达到稳