第章自动控制系统的基本概念.pptVIP

* 4.自动控制系统结构 反馈通道，前向通道，闭环，开环 输入变量：扰动输入d，给定输入r（参考输入） 输出变量c， 广义被控对象 + 控制器 自动控制系统的构成： 控制器 测量变送器 给定输入 执行器 被控对象 扰动输入 输出 测量值 自动控制装置 + 被控对象 几个概念 被控制量c： 　　在控制系统中．按规定的任务需要加以控制的物理量。 控制量u： 　　作为被控制量的控制指令而加给系统的输入量．也称控制输入。 扰动量d： 　　干扰或破坏系统按预定规律运行的输入量，也称扰动输入。 自动控制系统的特点 存在反馈，输出量参与控制，基于偏差进行控制 反馈（偏差、闭环）控制系统 5. 控制系统方框图 用方框和箭头表示的控制系统元件作用图 输出量 环节名称 (或特性) 输入量 (a) (-) e=r-b r (+) (-) b (b) r e=r-b b 或 (c) c 引出点 c c 方框图中的几种表示法： 被控量 偏差 信号 (-) 参考 输入信号 r(t) 控制器 (或调节器) u(t) 广义被控系统 e(t) c(t) 反馈信号 控制量 扰动 给定 装置 校正 装置 放大 元件 执行 器 被控 对象 反馈装置 测量变送器 触发器 晶阐管可 控整流器 放大器 ut 转速反 馈装置 控 制 装 置 (b) 方框图 (-) ug 给定 装置 ue 扰动 电动机 被控对象 n udo RP1 ug R0 R0 R1 -ut RP2 - + - + + ? TG M udo uc (a) 电机转速控制系统原理图 + 触发器 晶闸管整流器 电压比较 放大器 测速电机 电动机 电炉温度控制系统 设定温度与冰箱实际温度比较，产生偏差值 当偏差电压达到使继电器接通时，压缩机将蒸发器中高温低压制冷液送制冷却器散热，降温后的低温低压制冷液压缩成高压液态进入蒸发器，急速降压扩散成气体，吸收箱体内热量，使冰箱温度下降， 如此循环操作，使箱体温度达到希望温度，此时继电器断开，压缩机停止工作。 家用电冰箱温控系统 电冰箱温控系统方块图 6.基本控制方式 1）开环控制：不存在输出到输入的反馈，输出量不参与控制 按干扰进行控制（即前馈控制，对干扰进行补偿） 扰动必须可测！ 按给定值进行控制 液位给定值 Hs 实际液位 控制器 液位给定值 执行器 水箱 扰动 按给定值进行控制 按干扰进行控制 液位给定值 Hs 出口流量测量 实际液位 控制器 液位给定值 执行器 水箱 扰动 流量测量 2）闭环控制系统 存在输出到输入的反馈，输出量参与控制 实际液位 控制器 变送器 给定值 执行器 水槽 扰动 测量值 3）复合控制系统 液位给定值 Hs 出口流量测量 实际液位 控制器 变送器 给定值 执行器 水槽 扰动 测量值 流量测量 §1-3自动控制系统分类 1. 按输入信号特征分类 1）恒值控制系统 给定输入为常数，系统克服扰动影响 例：液位控制系统，温度控制系统等工业系统 2）随动控制系统 给定输入是随机时间变化的函数（未知） 例：函数记录仪火炮、自动跟踪系统 3）程序控制系统 给定输入是预知的时间函数 例：机床加工系统 2.按描述元件特性分类 1）线性系统 组成系统的元件都是线性元件，输入输出的静态特性为线性关系 用线性微分方程描述 2）非线性系统 只要系统中有一个元部件是非线性的 用非线性微分方程描述 如何区分一个系统是线性的还是非线性的呢？ 3.按照传递信号类型分类 连续系统 各个环节间的信号均为时间t的连续函数，可用微分方程描述 例：水箱系统 离散系统 只要有一处信号是脉冲信号或者数字信号，定义在离散时刻上，用差分方程描述 例：计算机控制系统 4.按照参数是否随时间变化分类 定常系统 时变系统 5.其他分类 单输入输出系统与多输入输出系统 确定性系统与不确定性系统 集中参数系统与分布参数系统 §1-4 对控制系统性能的基本要求 时间tr 上 升 峰值时间tp A B 超调量σ% = A B 100% 调节时间ts “稳，快，准” 1.稳定性（最基本要求） 系统在扰动消失后，由初始偏差状态恢复到平衡状态的能力。 １、稳定 ２、不稳定 　稳定性： (1) 对恒值系统，要求当系统受到扰动后，经过一定时间的调整能够回到原来的期望值。 (2) 对随动系统，被控制量始终跟踪参据量的变化。 稳定性是对系统的基本要求，不稳定的系统不能实现预定任务。线性系统稳定性，通常由系统的结构决定与外界因素无关。 2.快速性 动态性能:调节时间、上升时间 对过渡过程的形式和快慢提出要求，一般称为动态性能。 稳定