自动控制原理答案第一章

时间：2025-04-29

第一章概述

第一章概述第一节自动控制与自动控制系统第二节自动控制系统的分类第三节对控制系统性能的要求第四节自动控制理论发展简述

第一章概述

第一节自动控制与自动控制系统一、自动控制的基本概念二、控制系统的基本构成及控制方式

第一节自动控制与自动控制系统

一、自动控制的基本概念自动控制：自动控制：自动控制示意图在无人直接参与下，在无人直接参与下，利用控制装操纵受控对象控制器受控对象，受控对象，使受控对象的被控量按给定信号变化。号变化。检测元件控制装置自动控制原理的主要任务：自动控制原理的主要任务：自动控制系统受控对象。分析和设计自动控制系统的性能。分析和设计自动控制系统的性能给定值被控量

第一节自动控制与自动控制系统

例水温自动控制系统系统中增加了：系统中增加了：通过电机调控制器节阀门的开度电机从而调节蒸工作原理：工作原理汽流入， : 汽流入，控制水的温度. 水的温度实加入给定信号现没有人直接检测实际温度参入的自动水产生控制信号温控制. 温控制

第一节自动控制与自动控制系统

要使自动控制系统满足工程实际的需要 , 必须研究自动控制系统的结构参数与系统性能之间的关系。系统性能之间的关系。为了方便地分析系统性能，为了方便地分析系统性能，一般用框图来表示系统的结构，如图所示: 框图来表示系统的结构，如图所示预期温度偏差 _ 控制器反馈量执行机构实际温度阀门水箱

第一节自动控制与自动控制系统

二、自动控制系统的基本构成及控制方式自动控制系统一般有两种基本控制方式. 方式

1.开环控制 .开环控制控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系. 有顺向作用而无反向联系

第一节自动控制与自动控制系统

例转台速度开环控制系统由图可见：由图可见：系统组成：系统组成：被控制量速转台电机度没有反馈到电源和放输入端与给定大装置信号比较,为开信号比较为开速度设置环控制系统。环控制系统。这种转台在CD机这种转台在机、计算机磁盘驱动器等现代装置中广泛应用. 等现代装置中广泛应用

第一节自动控制与自动控制系统

转台速度开环控制系统结构图: 转台速度开环控制系统结构图预期速度放大器直流电动机

实际转速转台

2.闭环控制 . 开环控制的特点：开环控制的特点：闭环控制: 闭环控制系统结构和控制过程均很简单，但抗系统结构和控制过程均很简单不但控制装置与受控对象之间，控制装置与受

控对象之间， , 扰能力差，控制精度不高，扰能力差，控制精度不高，故一般只能用有顺向作用，而且还有反向联系. 有顺向作用，而且还有反向联系于对控制性能要求较低的场合。于对控制性能要求较低的场合。闭环控制又称为反馈控制按偏差控制。反馈控制或闭环控制又称为反馈控制或按偏差控制。

第一节自动控制与自动控制系统

转台速度闭环控制系统结构图预期速度偏差 _ 放大器反馈量实际转速直流电动机测速机转台

当实际速度受扰动的影响发生变化时通过系统的调节， ,通过系统的调节，从而消除扰动对速度的影响。的影响。

第一节自动控制与自动控制系统

例转速负反馈直流电动机调速系统系统组成：系统组成给定电压：反馈电压直流电机 e=Un-Uf 测速发电机转速取决电源和放于给定电压大装置与反馈电压负载的差值。的差值。

第一节自动控制与自动控制系统

调速系统结构图 ud e_放大器

直流电动机

测速机

由电网电压波动，由电网电压波动，负载变化以及其他闭环控制系统具有的特点：闭环控制系统具有的特点：部分的参数变化所引起的转速变化，部分的参数变化所引起的转速变化，都可减小或消除由于扰动所形成的偏差值，减小或消除由于扰动所形成的偏差值，以通过系统的自动调整加以抑制。以通过系统的自动调整加以抑制。具有较高的控制精度和较强的抗扰能力。具有较高的控制精度和较强的抗扰能力。 n↓ →Uf↓ →e↑ →Ud↑ →n↑

第一节自动控制与自动控制系统

3.复合控制 .前馈补偿控制：前馈补偿控制：测量出外部作用，形成与外部作用相测量出外部作用，反的控制量与外部作用共同使被控量基本不受影响。不受影响。前馈补偿控制 + 复合控制：复合控制：反馈控制复合控制具有两种基本形式. 复合控制具有两种基本形式

第一节自动控制与自动控制系统

(a) 按输入前馈补偿的复合控制前馈控制

给定值 _控制器受控对象

被控制量

检测元件

第一节自动控制与自动控制系统

(b) 按扰动前馈补偿的复合控制扰动前馈控制

给定值

_ _控制器受控对象

被控制量