自动控制演示文稿1

1、自动控制原理第一章概论1 退出 1 自动控制与自动控制系统 2 自动控制方式 3 控制系统类型 4 闭环系统的组成及性能要求1 自动控制与自动控制系统2 退出v 自动控制：在无人直接参加的情况下，利用控制装置使被控对象和过程自动地按预定规律变化的控制过程。v 自动控制系统：是由控制装置和被控对象所组成，它们以某种相互依赖的的方式组合成为一个有机整体，并对被控对象进行自动控制。v 控制器：对被控对象起控制作用装置的总体.v 被控对象：要求实现自动控制的机器，设备或生产过程。v 控制器：对被控对象起控制作用装置的总体，称做控制装置或控制器。v 输出量：表现于控制对象或系统输出端，并要求实现自动控制

2、的物理量。v 输入量：作用于控制对象或系统输入端，并可使系统具有预定功能或预定输出的物理量。v 扰动：所有妨碍控制量对被控量按要求进行正常控制的因素， 称为干扰量或扰动量。2 自动控制方式开环控制：开环控制是指控制器与被控对象之间只有顺向作用 而没有反向联系的控制过程。主要特点：控制方式：按给定值控制的原理方框图输出量给定值3 退出被控制对象控制器v 输出不影响输入，对输出不需要测量，通常容易实现；v 组成系统的元部件精度高，系统的精度才能高；v 系统的稳定性不是主要问题；v 按给定值操纵。信号由给定值至输出量单向传递。一定的给定值对应一定的输出量。系统的控制精度取决于系统事 先的调整精度。对

3、于工作过程中受到的扰动或特性参数的 变化无法自动补偿。结构简单，成本低廉，多用于系统结 构参数稳定和扰动信号较弱的场合,如自动售货机，自动 报警器，自动流水线等。扰动输出量按扰动补偿 的原理方框图4 退出制对象测量装置控制器被控v 按扰动补偿 。这种控制方式的原理是：利用对扰动信号的测量产生控制作用，以补偿扰动对输出量的影响。由于扰动信号经测量装置，控制器至被控对象的输出量是单向传递的，故属于开环控制方式。对于不可测扰动以及被控对象及各功能部件内部参数变化给输出量造成的影响，系统自身无法控制。因此，控制精度有限，常用于工作机械的恒速控制（如稳定刀具转速）以及电源系统的稳压，稳频控制。闭环控制：

4、是指控制器与控制对象之间既有顺向作用又有反向 联系的控制过程。主要特点闭环控制典型方框图输出量输入量5 退出被控制对象控制器扰动控制方式： v反馈控制，反馈按反馈极性的不同分成两种形式：正反馈， 负反馈。我们所讲述的反馈系统如果无特殊说明，一般都 指负反馈。： v输出影响输入，所以能削弱或抑制干扰；v 低精度元件可组成高精度系统；v 因为可能发生超调，振荡，所以稳定性很重要。开环，3 控制系统类型自动控制系统有多种分v恒值系统：也称镇定系统。输出量以一定的精度类方法。例如，按信号传递路径，可分为 闭环等控制系统；按系等于给定值，而给定值一般不变化或变化很缓慢，扰动可随时变化的系统称为恒值系统，

5、在生产过程中，这类系统非常多。例如，冶金部门的恒温系统，石油部门的恒压系统等。统使用的能源可分为机随动系统：输出量能以一定精度跟随给定值变化的系统称随动系统，又称为跟踪系统。这类系统的特点是系统的给定值变化规律完全取决于事先 械，电气，液压和气动 控制系统。此外，还可以按系统的功用和性能进行分类。按系统功用分类，主要可分为以下三类：不能确定的时间函数。例如，火炮系统， 制系统等。控程序控制系统：自动控制系统的被控制量如果是根据预先编好的程序进行控制的系统称程序控制系。例如，炼钢炉中的微机控制系统，洲际弹道的程序控制系统等。v6 退出v 按系统性能分类，主要可分为以下三类：7 退出定常系统和时变

6、系统：控制系统的参数如果在工作过程中不随时间而变化，那么这类系统称为定常系统。如果系统在工作期间其参数变化不能忽略其对系统工作的影响，则这种系统成为时变系统。不包括非线性的时变系统称为线性时变系统线性系统的特点，可以应用叠加原理。用非线性方程描述的时变系统成为非线性时变系统。连续系统和断续系统：如果系统中传递的信号都是时间的连续函数，则称为连续系统，系统中只要有一个传递的信号是时间上断续的信号，则称为断续系统，或采样系统,或离散系统。例如，图1-1和图1-2所示的系统一般可认为是连续系统， 而计算机控制系统一定是断续系统。有差和无差系统：若系统在给定输入量或扰动输入量的作用下，存在稳态误差则称

7、为有差系统； 不存在稳态误差的系统，则称为无差系统。4 闭环系统的组成及性能要求v 闭环系统举例:1恒值系统wR(s)UiC(s)电8 退出反馈元件被控对象减速器执行电机电机放大压电流放大执行元件放大元件比较元件v 闭环系统举例:2恒值系统qq g9 退出反馈元件发射架减速器执行电机电机放大机放大器及串联校正自整角机被控对象执行元件放大元件比较元件v 闭环系统举例:3恒值系统Tg (t)10 退出测量元件f (t)反馈元件电阻炉SCRD/A计算机A/D放大整形功率放大器被控对象80C196单片机放大整形电路比较元件v 闭环系统的组成:C(s)R(s)11 退出-测量元件-并联校正被控对象执行元

8、件变换放大串联校正放大整形由上述举例表明，尽管控制系统不同，复杂各异，但基本组成是类同的，即闭环系统的基本组成为：(1)比较元件；(2)放大元件；(3)执行元件；(4)校正元 件；(5)被控对象；(6)测量元件。v 对控制系统的一般要求12 退出 稳定性被控制信号能跟踪已变化的输入信号，从一种状态到另一种状态，如果能 做到，我们就认为该系统是稳定的，这是对反馈控制系统提出的最基本要 求。 精度要求以输入阶跃信号为例，单位阶跃响应如图1-7所示。精度要求一般以稳态误差表示，既实际输出C（t）与期望值之差是否进入允许误差区, s. P 超调量它是说明系统阻尼性即振荡性的，阻尼大则振荡小。对于稳定系统而言， 第一次超调量为输出最大超调量，取其为性能指标之一，即：o= c(tp ) - c() 100%pc() 为了实现自动控制的基本任务，必须对系统在控制过程中表现出来的行为 提出要求。对控制系统的基本要求，通常是通过系统对特定输入信号的响 应来满足的。例如，用单位阶跃信号的过渡过程及稳态的一些特征值来表 示。单位阶跃响应仿真MATLAB模型仿真输出，13退出 过度过程时间ts 系统达到给定 区所需的时间。这个指标反