《自動控制原理及其應用》

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時間:2019-07-21

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1、第一章概述第二節(jié)自動控制系統(tǒng)的分類第一節(jié)自動控制與自動控制系統(tǒng)第四節(jié)自動控制理論發(fā)展簡述第三節(jié)對控制系統(tǒng)性能的要求第一章概述第一節(jié)自動控制與自動控制系統(tǒng)一、自動控制的基本概念二、控制系統(tǒng)的基本構成及控制方式第一章概述第一節(jié)自動控制與自動控制系統(tǒng)一、自動控制的基本概念現(xiàn)代科學技術中的自動控制技術得到了廣泛的應用航天器工業(yè)控制機器人家用電器自動控制的特征:通過對各類機器、各種物理參量、工業(yè)生產(chǎn)過程等的控制直接造福于社會。自動控制:無須人的直接參與,通過(控制器),使(被控對象)自動地按照預定的規(guī)律運行,

2、完成要求的任務,就叫自動控制。自動控制示意圖控制器給定值檢測元件受控對象被控量自動控制系統(tǒng)控制裝置:受控對象:機器、設備、生產(chǎn)過程等控制器、檢測元件等分析和設計自動控制系統(tǒng)的性能。自動控制原理的主要任務:下面通過一些實例來說明自動控制和自動控制系統(tǒng)的基本概念例水溫人工控制系統(tǒng)受控對象:水箱熱傳導器件系統(tǒng)的構成:被控制量:水溫閥門顯示儀表蒸汽排水冷水熱水工作過程:蒸汽通過熱傳導器件把熱量傳遞給水,水的溫度與蒸汽的流量成正比.手動調(diào)節(jié)閥門的開度,從而調(diào)節(jié)蒸汽的流量,來控制水的溫度.但人工難以實現(xiàn)穩(wěn)定的高

3、質量控制.第一節(jié)自動控制與自動控制系統(tǒng)例水溫自動控制系統(tǒng)系統(tǒng)中增加了:控制器電機加入給定信號工作原理:檢測實際溫度產(chǎn)生控制信號通過電機調(diào)節(jié)閥門的開度從而調(diào)節(jié)蒸汽流入,控制水的溫度.實現(xiàn)沒有人直接參入的自動水溫控制.第一節(jié)自動控制與自動控制系統(tǒng)控制器溫度檢測第一節(jié)自動控制與自動控制系統(tǒng)為了方便地分析系統(tǒng)性能,一般用框圖來表示系統(tǒng)的結構,水溫自動控制系統(tǒng)可用框圖表示為:要使自動控制系統(tǒng)滿足工程實際的需要,必須研究自動控制系統(tǒng)的結構參數(shù)與系統(tǒng)性能之間的關系。實際溫度偏差反饋量預期溫度_控制器執(zhí)行機構閥門水

4、箱控制器第一節(jié)自動控制與自動控制系統(tǒng)桿杠長度例液位自動控制系統(tǒng)h水箱桿杠浮球閥門進水系統(tǒng)組成:出水被控制量:水位高度工作原理:調(diào)節(jié)杠桿長度L,通過杠桿機構調(diào)節(jié)閥門的開度,從而調(diào)節(jié)進水量以控制液位的高度。L系統(tǒng)結構框圖浮球hr(s)h(t)閥門水箱杠桿機構第一節(jié)自動控制與自動控制系統(tǒng)Lh二、自動控制系統(tǒng)的基本構成及控制方式1.開環(huán)控制有順向作用而無反向聯(lián)系.不同的被控對象和不同的控制裝置構成了不同的控制系統(tǒng),所以自動控制系統(tǒng)的種類是很多的。自動控制系統(tǒng)一般有兩種基本控制方式.開環(huán)控制控制裝置與受控對象

5、之間只第一節(jié)自動控制與自動控制系統(tǒng)例轉臺速度開環(huán)控制系統(tǒng)轉臺電機電源和放大裝置速度設置系統(tǒng)組成:由圖可見:第一節(jié)自動控制與自動控制系統(tǒng)速度設置信號通過功率放大以后,提供給電動機驅動電源,電動機帶動轉臺旋轉。由于被控制量速度沒有反饋到輸入端與給定信號比較,為開環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)結構圖:給定速度實際轉速放大器直流電動機轉臺這種轉臺在CD機、計算機磁盤驅動器等許多現(xiàn)代裝置中廣泛應用.開環(huán)控制的特點:結構和控制簡單,抗擾能力差,控制精度低,一般用于對控制性能要求不高的場合。2.閉環(huán)控制閉環(huán)控制:閉環(huán)控制又稱為

6、反饋控制或按偏差控制??刂蒲b置與受控對象之間,不但有順向作用,還有反向聯(lián)系。第一節(jié)自動控制與自動控制系統(tǒng)例轉臺速度閉環(huán)控制系統(tǒng)系統(tǒng)中增加了測速發(fā)電機作為反饋裝置測出電動機的速度反饋給控制器。與給定信號比較產(chǎn)生偏差電壓,經(jīng)過功率放大后對電動機的速度進行閉環(huán)控制.當速度受擾動發(fā)生變化時,偏差電壓也隨之變化,通過閉環(huán)調(diào)節(jié)能消除干擾。系統(tǒng)結構圖測速機偏差預期速度實際轉速放大器_直流電動機轉臺放大裝置例位置隨動系統(tǒng)環(huán)型電位器電機電源齒輪系統(tǒng)組成:負載輸入θr輸出θc工作過程:θr=θcUd=0Udθr≠θcU

7、d≠0電動機帶動齒輪轉動,調(diào)節(jié)θc,使θr=θc電動機靜止第一節(jié)自動控制與自動控制系統(tǒng)系統(tǒng)結構圖θr_電位器θm△θθcueud放大器電動機減速器例直流調(diào)速系統(tǒng)直流電機測速發(fā)電機電源和控制裝置負載系統(tǒng)組成:UnUf輸入反饋電壓e=Un-Uf轉速取決于:第一節(jié)自動控制與自動控制系統(tǒng)n輸出電樞電壓UdUd=Ke當干擾引起轉速變化時,系統(tǒng)自動調(diào)整:n↓→Uf↓→e↑→Ud↑→n↑系統(tǒng)結構圖測速機unufeudn_放大器直流電動機(3)能減小或消除由擾動形成的偏差,具有較高的控制精度和較強的抗擾能力。通過以

8、上的實例分析可得出閉環(huán)控制系統(tǒng)具有的特點:第一節(jié)自動控制與自動控制系統(tǒng)(1)系統(tǒng)的控制信號是給定值與反饋量的差值,故稱為按偏差控制或反饋控制。(2)閉環(huán)系統(tǒng)有兩種傳輸通道:前向通道和反饋通道。自動控制原理中主要討論閉環(huán)控制系統(tǒng)。3.復合控制測量出外部作用,形成與外部作用相反的控制量與外部作用共同使被控量基本不受影響。前饋補償控制復合控制具有兩種基本形式.前饋補償控制:復合控制:反饋控制+第一節(jié)自動控制與自動控制系統(tǒng)在外部作用下,由系統(tǒng)被控制量的變化產(chǎn)生調(diào)節(jié)和控制作用。

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