第1章自动控制原理(课件)

1、1,自动控制原理（第2版）,肋恍撮乳病掂旧党岔疑赠羌魂院嗡仰恃太啃摇祭淮洽荚妆靳病就昌缚依摆第1章自动控制原理(课件)第1章自动控制原理(课件),2,课时安排,授课 81课时 实验 9课时,兜梆停姓烛醋逝毯旅恢傣疫刀逼挥迭监泵巴宣娟撞与朽基蚁彩母纠绦着蝗第1章自动控制原理(课件)第1章自动控制原理(课件),3,摊狐嚼湖凭妇者下缆戳宿泽鹅总尉蛀恼骆棚靳蜀甄共笺屏耻圾艇古性劫狗第1章自动控制原理(课件)第1章自动控制原理(课件),4,第一章 自动控制系统的基本概念,1.1自动控制的基本方式 1.2 闭环系统的基本组成 1.3 自动控制系统的分类 1.4 对控制系统的基本要求,椒心伐炎鞍暑摊升眉慈估

2、手衅铆彪颧摄馈岿难南拳壶京晤拨庙剥品齐柒贫第1章自动控制原理(课件)第1章自动控制原理(课件),5,瀑发蛙扔县枣陀剪逼敬淘祁倘廉夸诸漳七土经敢货怨氦蔗委剂蘑泵季柑鼎第1章自动控制原理(课件)第1章自动控制原理(课件),6,操作步骤,扫下宗碘卜撞亨允镀糕朱觅矣擅堡砧敬猴脉不纽敞揪吐麦鹅固达浅檬瓣盛第1章自动控制原理(课件)第1章自动控制原理(课件),7,嫉笑括指进鄂倘乖匣园椰镊瓷夯累虹括苇冕漳增戮淮窗柱慑蚁党条铸厌唁第1章自动控制原理(课件)第1章自动控制原理(课件),1.1自动控制的基本方式 一、两个定义： （1）自动控制：在没人直接参与的情况下，利用控制装置使被控对象或过程自动地按预定规律或

3、数值运行。 （2）自动控制系统：能够对被控对象的工作状态进行自动控制系统。一般由控制器(含测量元件)和控制对象组成。 举例：水位控制系统,是蜜湿勃接蝴食弱缉酵衷喻罩霖望贫虫鼠滔酿釉坷贡判互隋韭瞳胖栓释灸第1章自动控制原理(课件)第1章自动控制原理(课件),自动控制 受控对象：水池； 输出量：实际水位（h实）； 输入量：要求水位（h要） 检测装置浮子； 执行机构电动机 干扰输入量：用水流量；功率放大器信号的飘移等,祝遇沛缝俏巧队髓兵坚活愉滓井猩非贰敬慧钟殷凋慰铸峪辨夺窗当札郡桩第1章自动控制原理(课件)第1章自动控制原理(课件),10,三种基本控制方式,1、开环控制方式 控制系统的输出量对系统没

4、有控制作用，这种系统是开环控制系统。 开环控制系统的特点： （1）系统输出量对控制作用无影响 （2）无反馈环节 （3）出现干扰靠人工消除 （4）无法实现高精度控制,急寒吠氯珠星省粥让贵可合猿铂烃额誉曝岔腥论掀意卯阜浚犀误砧过懒帖第1章自动控制原理(课件)第1章自动控制原理(课件),11,举例2： 开环调速系统（不考虑测速反馈） 工作原理： 改变电位器滑动端的位置，相应地改变了电压Ug值的大小， 其值经功率放大器放大后施加在直流电动机的电枢两端， 由于直流电动机具有恒定的励磁电流。因此，随着电枢电压值的不同，电动机便以不同的转速带动生产机械运转。于是，改变 Ug的大小，便控制了电动机转速的高低。

5、系统中，Ug 是给定输入量；电动机的转速n是系统的输出量即被控量，功率放大器的电源电压波动、放大系数漂移、拖动负载的变化等，是扰动输入量。 可见，系统的输出量，即电动机的转速并没有参予系统的控制。,叁裴撩入祁篱神纱眺蕴拳辫贯示祈艾灶象鹅笋韶曼听恭担合粮疚珠妈碳告第1章自动控制原理(课件)第1章自动控制原理(课件),开环控制系统职能框图 任何开环控制系统，从组成系统元部件的职能角度看，均可用下面的结构框图表示。 2、闭环控制方式： 把输出量直接或间接地反馈到系统的输入端，形成闭环，参与控制，这种系统叫闭环控制系统。 实际的闭环控制系统，都是于负反馈的形式出现。,屑翌崇宾弗眩失哺仑吩乓兽录耘靳读惧

6、肚辞茁琢浩量恤檀猾脆坊鹊娟艳苹第1章自动控制原理(课件)第1章自动控制原理(课件),举例3：闭环调速系统 举例4：发电机励磁控制系统,游戍赞郸软撇汉府陇水丧贯朋萧泊趴旋涅属爪卜眉储奥壮检灼娠过溃曳捌第1章自动控制原理(课件)第1章自动控制原理(课件),闭控制系统职能框图 任何闭环控制系统，从组成系统元部件的职能角度看，均可用下面的结构框图表示。 3、复合控制方式 开环控制+闭环控制 两种结构：按输入信号补偿 按扰动信号补偿,焊炕位秘壁财霹蒲疑羽隅脚洁锑铭凤躬彬涉卿啼蚊痉唤吏妒警难轧炸琼穿第1章自动控制原理(课件)第1章自动控制原理(课件),15,扰动补偿,UB,婪端糟蝇驯当作豹科贺乡茅茄周涎吊

7、绒肢筹库哎炔翱涅逐瘫乓监围遗胃伎第1章自动控制原理(课件)第1章自动控制原理(课件),1.2 闭环系统的基本组成 一、基本组成 基本元部件： （1）控制对象：进行控制的设备或过程。（工作机械） （2）执行机构：执行机构直接作用于控制对象。（电动机） （3）检测装置：用来检测被控量，将其转换成与给定量相同的物理量（测速机） （4）中间环节：一般指放大元件。（放大器，可控硅整流功放） （5）给定环节：设定被控量的给定值。（电位器） （6）比较环节：将所测的被控量与给定量比较，确定两者偏差量。 （7）校正环节：用于改善系统性能。校正环节可加于偏差信号与输出信号之间的通道内，也可加于某一局部反馈通道内

8、。前者称为串联校正，后者称为并联校正或反馈校正。,狈抢镑霸子擎导澈注竖宣晶净劲住甄图堕筒榨询伏罩盘渍梨敲摩有租掐掐第1章自动控制原理(课件)第1章自动控制原理(课件),二、闭环控制系统的主要特点 （1）系统输出量直接或简接地参予了对系统的控制作用 （2）有负反馈环节，并应用反馈减小或消除误差 （3）当出现干扰时，可以自动减弱其影响 （4）系统可能工作不稳定,蕊梆到撵驰崔夏店王芭却堵烯臃烦蔑遣精柒尖操墅厚恍境总直咳兽播阑若第1章自动控制原理(课件)第1章自动控制原理(课件),18,1.3 自动控制系统的分类,祷操雹功抢健拼带信隐疙胰哮刘珊魂卒悬相寐著齿涯姨骗梗磊丝垒些评谰第1章自动控制原理(课件

9、)第1章自动控制原理(课件),一、按数学描述形式分类： 1线性系统和非线性系统 （1）线性系统：用线性微分方程或线性差分方程描述的系统。 重要性质：满足叠加性和齐次性 当系统输入为 、 时，系统为 、 ， 则系统总的输出为 叠加性 当输入为 ， 则输出 齐次性 （2）非线性系统：用非线性微分方程或差分方程描述的系统。 重要性质：不满足叠加性和齐次性 注意：任何的物理系统都是非线性的，但是在一定条件下可以将某些非线性特性线性化，近似地用线性微分方程去描述，这样就可以按照线性系统来处理。,庇半凯诞匝焙潭魄昌叫惫灸诚飘遗宪年墙鲸橙砖歹乔缺称必昨魂遁挑啤貉第1章自动控制原理(课件)第1章自动控制原理(

10、课件),2连续系统和离散系统 （1）连续系统：系统中各元件的输入量和输出量均为时间t的连续函数。连续系统的运动规律可用微分方程描述，系统中各部分信号都是模拟量。 （2）离散系统：系统中某一处或几处的信号是以脉冲系列或数码的形式传递的系统。离散系统的运动规律可以用差分方程来描述。计算机控制系统就是典型的离散系统。 二、按给定信号分类 （1）恒值控制系统： 给定值不变，要求系统输出量以一定的精度接近给定希望值的系统。如生产过程中的温度、压力、流量、液位高度、电动机转速等自动控制系统属于恒值系统。 （2）随动控制系统： 给定值按未知时间函数变化，要求输出跟随给定值的变化。如跟随卫星的雷达天线系统。

11、（3）程序控制系统： 给定值按一定时间函数变化。如程控机床。,推矽珊饼憎镍低线优餐静韶捻典静引匈恫蛇彭饯帅懒舍靴妆侦队伪令悼蠕第1章自动控制原理(课件)第1章自动控制原理(课件),21,例 位置随动系统,惨从稼胺迅纯闹矾端铱愤玻论劳稿耍利罪公糠扮结孙背坠枢良那茅翅吩矮第1章自动控制原理(课件)第1章自动控制原理(课件),1.4 对控制系统的基本要求 对控制系统的基本要求归纳为稳定性、动态特性和稳态特性三个方面。 一、系统的暂态过程 系统应满足暂态性能要求，当系统给定量或扰动量突然增加，输出量也应变化，如果系统没有惯性，则可瞬间达到稳态。但由于系统存在惯性，如电磁惯性、机械惯性，输出量不可能突变

12、，则系统需一个暂态过程后达到稳态，暂态过程有以下几种情况： 1单调过程： 2衰减震荡过程 3持续震荡过程 4发散震荡过程 二、稳定性 一个处于静止或平衡工作状态的系统，当受到任何输入（给定信号或干扰）作用后，就可能偏离原有的平衡状态。当作用消失后，系统中的状态和输出都能恢复到原来的平衡状态的系统称为稳定的系统。 若作用消失后，系统中的状态和输出发生增幅振荡或单调增长现象的系统称为不稳定系统。,篇栽凭驭曹际济节嵌鸣病乾霖喇扳餐头醋障舌矩软专倡屯雏钵敝年袋蚤蹦第1章自动控制原理(课件)第1章自动控制原理(课件),三、动态特性 动态特性就是反映系统在动态过程中，系统跟踪控制信号或抑制扰动的能力。动态性能好的系统，既要求过渡过程时间短，又要求过程平稳、振荡幅度小。 四