自動控制理論課件.ppt

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1、第一章控制系統(tǒng)導論1.1自動控制的基本原理1.2自動控制系統(tǒng)示例1.3自動控制系統(tǒng)的分類1.4對控制系統(tǒng)的基本要求End本章重點1.自動控制和自動控制系統(tǒng)的含義；2.反饋和反饋控制的概念、反饋控制的特點；3.控制系統(tǒng)的組成和分類和特點。本章難點1.深刻理解反饋的概念和思想；2.確定控制系統(tǒng)的被控對象、被控量、給定量等；繪制方塊圖，分析實際控制系統(tǒng)的基本原理?！?－1控制系統(tǒng)的基本原理自動控制技術在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、航空航天等各個領域中起著重要的作用！廣泛應用于各種工程學科領域，并擴展到生物、醫(yī)學、環(huán)境、經(jīng)濟管理和其它許多社會生活領域。獨立的

2、學科并與其它學科相互滲透、相互促進。《自動控制原理》是自動控制技術的基礎理論，是一門理論性較強的工程科學。現(xiàn)代的工程技術人員和科學工作者，必須具備一定的自動控制理論基礎知識！自動控制：是指在沒有人直接參與的條件下，利用外加的設備或裝置（稱控制裝置或控制器），使機器、設備或生產(chǎn)過程（統(tǒng)稱被控對象）的某個工作狀態(tài)或參數(shù)（即被控量）自動地按照預定的規(guī)律運行。系統(tǒng)：由相互制約的各個部分按一定的規(guī)律組成的、為達到一定目的、具有一定功能的整體。一、自動控制系統(tǒng)的概念自動控制理論：是研究自動控制共同規(guī)律的科學。反饋：將檢測出來的輸出量送回到系統(tǒng)的輸入端，

3、并與輸入信號比較的過程。反饋分為負反饋（反饋信號與輸入信號相減）和正反饋（反饋信號與輸入信號相加）。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.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，如圖所示: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)行機構閥門水箱自動控制系統(tǒng)的特征：1.結構上必須有反饋裝置并按負反饋的原則構成系統(tǒng)。

4、2.由偏差產(chǎn)生控制作用?？刂频哪康氖潜M量的減小或消除偏差，使輸出量接近于期望值。自動控制系統(tǒng)定義：是一個帶有反饋裝置的動力學系統(tǒng)。系統(tǒng)能自動而連續(xù)地測量被控制量，并求出偏差，進而根據(jù)偏差的大小和正負極性進行控制，而控制的目的是力圖減小或消除所存在的偏差。自動控制系統(tǒng)：為了實現(xiàn)各種復雜的控制任務，首先要將被控對象和控制裝置按照一定的方式連接起來，組成一個有機整體，這就是自動控制系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)的基本控制方式1.開環(huán)控制2.閉環(huán)控制3.復合控制溫度計加熱電阻絲調(diào)壓器u(a)原理圖~220V輸出量(手柄位置)輸入量調(diào)壓器加熱電阻絲電爐恒溫箱被控

5、對象(溫度)擾動量(b)方塊圖控制裝置擾動輸出量輸入量控制裝置被控對象開環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖開環(huán)控制MugudoVGT+-(a)原理圖給定信號(電壓)觸發(fā)器電動機被控對象輸出量(轉(zhuǎn)速)擾動量(b)方塊圖控制裝置晶閘管可控整流器控制裝置與被控對象之間只有順向作用而無反向聯(lián)系。開環(huán)控制結論：開環(huán)控制優(yōu)點——結構簡單，缺點——無抗干擾能力按擾動控制的開環(huán)控制系統(tǒng)，是利用可測量的擾動量，產(chǎn)生一種補償作用，以減小或抵消擾動對輸出的影響，這種控制方式也稱順饋控制。按擾動控制的速度控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)的特點：結構簡單、造價低。系統(tǒng)的控制精度取決于給定信號的

6、標定精度及控制器及被控對象參數(shù)的穩(wěn)定性。開環(huán)系統(tǒng)沒有抗干擾的能力。因此精度較低。應用場合：控制量的變化規(guī)律可以預知?？赡艹霈F(xiàn)的干擾可以抑制。被控量很難測量。應用較為廣泛，如家電、加熱爐、車床等等。閉環(huán)控制控制裝置與受控對象之間，不但有順向作用，而且還有反向聯(lián)系.閉環(huán)控制又稱為反饋控制或按偏差控制。例轉(zhuǎn)速負反饋直流電動機調(diào)速系統(tǒng)直流電機測速發(fā)電機電源和放大裝置負載系統(tǒng)組成：UnUf給定電壓反饋電壓轉(zhuǎn)速取決于給定電壓與反饋電壓的差值。調(diào)速系統(tǒng)結構圖unufeudn_直流電動機放大器測速機由電網(wǎng)電壓波動，負載變化以及其他部分的參數(shù)變化所引起的轉(zhuǎn)速

7、變化，都可以通過系統(tǒng)的自動調(diào)整加以抑制。n↓→Uf↓→e↑→Ud↑→n↑減小或消除由于擾動所形成的偏差值，具有較高的控制精度和較強的抗擾能力。閉環(huán)控制系統(tǒng)具有的特點：前向通道：系統(tǒng)輸入量到輸出量之間的通道。反饋通道：從輸出量到反饋信號之間的通道。比較環(huán)節(jié)：輸出量為各輸入量的代數(shù)和。輸入量：輸出量：n反饋量：控制量：偏差量()＝給定量()－反饋量()(-)utug擾動給定裝置放大器電動機轉(zhuǎn)速反饋裝置觸發(fā)器晶闡管可控整流器控制裝置受控對象n(b)方框圖ueudoRP1ugR0R0R1-utRP2-+-++?TGMudouc(a)原理圖+閉環(huán)控制

8、系統(tǒng)：通過反饋回路使系統(tǒng)構成閉環(huán)并按偏差的性質(zhì)產(chǎn)生控制作用，以求減小或消除偏差(從而減小或消除誤差)的控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點：系統(tǒng)對外部或內(nèi)部干擾(如內(nèi)部件參數(shù)變動)的影響