01第一章 自动控制系统概论

自动控制系统概论

自动控制理论

张莉萍1

自动控制系统概论

概述( 第一章 概述( Introduction) )重点内容： 重点内容： 自动控制的基本概念和基本原理 自动控制系统的组成和分类 对自动控制系统的基本要求

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§1.1 自动控制和自动控制系统一、自动控制的基本概念所谓自动控制，是指在无人直接参与的情况下， 所谓自动控制，是指在无人直接参与的情况下，利用 无人直接参与的情况下 控制装置操纵受控对象， 被控量等于给定值或 操纵受控对象 等于给定值 控制装置操纵受控对象，使被控量等于给定值或按输入信 的过程。 号的变化规律去变化的过程 号的变化规律去变化的过程。 无人直接参与：指人在远方进行远程操作(遥操作),而 无人直接参与：指人在远方进行远程操作(遥操作),而 远程操作 ), 不是在对象跟前就地操作 不是在对象跟前就地操作 。 控制装置：是控制器和检测(反馈)元件的总称。 控制装置： 控制器和检测(反馈)元件的总称。 的总称 用来操纵受控对象的设 校正器+放大器 放大器+执 备(校正器 放大器 执 行器)。 行器)。

一般为传感器3

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控制对象：控制系统要进行控制的受控客体。 控制对象：控制系统要进行控制的受控客体。 受控客体 如冰箱、空调、洗衣机、电梯、飞机、汽车、潜艇、 如冰箱、空调、洗衣机、电梯、飞机、汽车、潜艇、 电厂锅炉、 酿酒过程等各种设备、机器或生产过程。 电厂锅炉、 酿酒过程等各种设备、机器或生产过程。

被控量：控制对象要实现的量，是表征对象特征的关键参 被控量：控制对象要实现的量，是表征对象特征的关键参 如冰箱温度、电机的转速、飞机姿态角、 数。如冰箱温度、电机的转速、飞机姿态角、船的航行轨 生产过程中的压力、 迹 、电网的电压 、生产过程中的压力、流量 、温度 、湿 度等。 度等。

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二、五个重要的信号量自动控制系统如图1-1,几个重要的信号量如下： 自动控制系统如图 ，几个重要的信号量如下： d(t) r(t) × e(t) 控制器 受控对象 检测元件 图1 -1 自动控制示意图 c(t)

b(t)

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1. 被控量(输出量):表征受控对象特征的关键参数。 被控量(输出量) 表征受控对象特征的关键参数。 实际输出量 ——c(t);理想输出量 —— c0(t)。 ; 。 2. 给定量(控制量、输入量)r(t):要求被控量达到理想值 给定量(控制量、输入量) : 所需对应的参考输入值。 c0(t)。 时，所需对应的参考输入值。即： r(t) 。 3. 扰动量(干扰量)d(t):影响被控两量变化的主要干扰因 扰动量(干扰量) : 素。 4. 反馈量 反馈量b(t):检测元件的输出值。与c(t)对应且与 同性质。 对应且与r

(t)同性质 ：检测元件的输出值。 对应且与 同性质。 c (t)。 即： b(t) 。 5. 偏差量(误差量)e(t):e(t)=r(t)-b(t) 偏差量(误差量) :6

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自动控制系统 定义：由控制装置+受控对象构成的能完成自 定义：由控制装置 受控对象构成的能完成自 动控制任务的整体。 动控制任务的整体。 自动控制系统工作原理说明 水温人工控制系统： 水温人工控制系统：控制任务：保持冷水进水量一定，通过手动调节阀对蒸汽 控制任务：保持冷水进水量一定， 进汽量的调节，保证热水温度不变。 进汽量的调节，保证热水温度不变。 受控对象——水箱；被控量——出水(热水) 受控对象——水箱；被控量——出水(热水)温度 ——水箱 ——出水 人的作用 感受水温——检测 检测 感受水温 大脑反映——比较 大脑反映 比较 手动调节——执行 手动调节 执行7

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水温自动控制系统： 水温自动控制系统：检测——温度传感器；比较——控制器； 检测 温度传感器；比较 控制器； 温度传感器 控制器 执行——伺服电机 调速器 伺服电机+调速器 执行 伺服电机 原理框图如下： 原理框图如下： T= T0- Tf给定 温度T0 温度

d(t) × T Tf 控 制 器 执行 机构 温度传 感器 图1 - 2 水温自动控制原理框图 电动 阀门 水 箱

实际 温度T 温度

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三、自动控制系统的控制方式及基本结构控制方式 开环控制 闭环控制 复合控制 两种基本控制方式

1. 开环控制(Open-loop Control) 开环控制( ) (1)定义：控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向 )定义：控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向 联系时的控制方式 称为开环控制。 时的控制方式， 联系时的控制方式，称为开环控制。 (2)结构： )结构： r(t) 控制器 d(t) 受控对象 c(t)

图1 - 3 开环控制系统图9

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(3)特点：系统结构和控制过程简单，但无抗干扰能力，控制 )特点：系统结构和控制过程简单，但无抗干扰能力， 精度较低。一般只用于对控制性能要求不高的场合。 精度较低。一般只用于对控制性能要求不高的场合。 开环系统的输出量与输入量间不存在反馈的通道 输出量与输入量间不存在反馈的通道， 开环系统的输出量与输入量间不存在反馈的通道，不需要 对输出量进行测量， 对输出量进行测量，也不需要将输出量反馈到系统输入端与输 入量进行比较。因此，开 …… 此处隐藏：2823字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……