剖析自动控制原理.ppt

1、2020/7/27，河北大学电信学院，1。自动控制原理分析(河北大学电信学院)，2020/7/27，2。第一章引言，1 .控制理论的发展2。自动控制的一般概念3。反馈控制系统的组成4。控制系统的分类5。1892年，李雅普诺夫发表了论运动的稳定性，这是自动控制领域的第二座历史丰碑。1922年，米诺斯基开发了船舶操纵自动控制器，并证明了从微分方程确定系统稳定性的方法。1932年，奈奎斯特提出了一种根据系统的开环频率响应(对于稳态正弦输入)来确定闭环系统稳定性的方法。1934年，赫哲族提出了位置控制系统伺服机构的概念，并讨论了能精确跟踪输入信号变化的机电伺服机构。1.控制理论的发展，2020/7/2

2、7，河北大学电信学院，4。19世纪40年代，频率响应法为闭环控制系统提供了一种可行的方法，埃文斯提出并改进了根轨迹法。20世纪50年代后期，控制系统设计的重点从设计众多可行系统中的一个转向设计某种意义上的最佳系统。19世纪60年代，数字计算机的出现使得基于时域分析的复杂系统现代控制理论成为可能。从1960年到1980年，确定性系统、随机系统的最优控制以及复杂系统的自适应和学习控制得到了充分的研究。从1980年至今，现代控制理论的发展主要集中在鲁棒控制、H控制及相关课题上。2020/7/27，河北大学电信学院，5，经典控制理论(19世纪初，50年代初)研究了基于传递函数的单输入单输出稳态控制系统

3、的分析与设计。这些理论因其早期发展而成熟。现代控制理论(20世纪50、80年代初)以状态空间方法为基础，研究多输入多输出、时变和非线性控制系统的分析和设计。该系统具有高精度、高效率的特点。智能控制(19世纪80年代)研究基于模糊理论、神经网络和专家系统的复杂控制系统的分析和设计。该系统具有优化和智能化的特点。2020/7/27，河北大学电信学院，6。自动控制的一般概念。控制和自动控制：使被控制的量(或对象或过程)按照一定的规则变化。液位控制，2020/7/27，河北大学电信学院，7，Q2，进水口，出水口，、控制器(脑)、气动阀(手)、自动控制：用仪器或自动装置代替手动操作以达到一定的控制目的，

4、2020/7/27，河北大学电信学院，8，2，自动控制系统，控制理论研究对象：系统(动态系统)，系统特征：整体性、抽象性、相对性，通过相互关联和相互作用。自动控制系统：被控对象和控制装置以一定方式连接，形成具有特定功能的有机整体，达到自动控制的目的，即形成自动控制系统。2020/7/27，河北大学电信学院，9，3，开环控制和闭环控制，示例1-1电机速度控制系统(开环)，其输出对控制功能没有影响的系统称为开环控制系统，其控制模式称为开环控制。，负载的变化将影响速度并使其偏离设定值，2020/7/27，河北大学电信学院，10，示例1-2电机速度控制系统(闭环)，给定值，当反馈电压u f将降低时，u

5、(u c -u f)将增加，并且电机的输入电压u g将增加，结果，电机轴的速度将增加。其输出影响系统控制的系统称为闭环控制系统或反馈控制系统。反馈电压Uf的存在降低了负载变化的影响。河北大学电信学院，2020/7/27，11，开环控制系统与闭环控制系统的比较，闭环控制系统的特征偏差控制可以抑制内外扰动对被控量的影响。精度高，结构复杂，设计分析繁琐。开环控制系统具有正向动作、无反向连接、无纠偏能力、抗干扰能力差的特点。结构简单，调整方便，成本低廉。2020/7/27，河北大学电信学院，12，正反馈和负反馈，2020/7/27，河北大学电信学院，13，示例1-3炉温控制系统，3。反馈控制系统的组成

6、，对象，执行器，检测元件，给定元件，放大元件，比较，能量元件，22，放大元件，给定元件，测量元件，执行元件，受控对象，e，比较元件，负反馈的负号，2020年7月27日，河北大学电信学院，15，输出，主反馈，-，放大元件，给定元件，测量元件，执行元件，16，反馈控制系统的基本组成，1。受控对象2。控制装置(由具有一定功能的各种基本元件组成)测量元件：其功能是测量被控物理量；给定元件：其功能是给出与期望控制量相对应的系统输入量比较元件：将测量元件检测到的控制量的实际值与给定元件给出的给定值进行比较，并计算偏差信号。放大元件：放大比较元件给出的偏差信号，用于推动执行元件控制被控对象。执行机构：直接推

7、动被控对象，改变其控制量。校正元件：又称补偿元件，是一种结构或参数易于调整的元件，通过串联或反馈来改善系统性能。2020/7/27，河北大学电信学院，17，热力系统手动反馈控制，2020/7/27，河北大学电信学院，18，热力系统自动反馈控制，2020/7/27，河北大学电信学院，19，第四，自动控制系统分类，2020/。河北大学电信学院，21，5。本课程的研究内容，系统校准与综合，系统分析，数学模型，线性离散控制系统，非线性控制系统，(第二章)，(第三章)，(第四章)，(第五章)，(第六章)，(第七章)，(第八章)，第二十章，第二章，突出系统行为和功能的完整性，系统本身可以有其组成部分所没有的功能。因此，两个组件相同但关联和交互不同的系统可以表现出完全不同的行为和特征。河北大学电信学院