自控原理课件第1章.ppt

　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。线性系统的稳定性，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。 稳定高射炮射角随动系统，虽然炮身最终能跟踪目标，但如果目标变动迅速，而炮身行动迟缓，仍然抓不住目标。 3. 准确性 稳态性能：稳态误差 在参考输入信号作用下，当系统达到稳态后，其稳态输出与参考输入所要求的期望输出之差叫做给定稳态误差。显然，这种误差越小，表示系统的输出跟随参考输入的精度越高。 小结 控制系统的基本原理：反馈控制原理 要求能够针对具体系统进行控制原理的分析 如何正确的画出系统方块图（方框图）？ 控制系统的基本结构 典型的控制系统由哪几部分组成？ 控制系统的输入，输出？ 广义被控对象？控制装置？被控量？ 控制系统的分类 如何区分线性与非线性系统 开环控制系统与闭环控制系统各自的特点？ 自动控制系统的性能指标？ * * * 自动控制原理 信息控制类专业最重要的专业基础课之一 信息与控制工程学院自动化系 自动控制理论： （1）经典控制理论 20世纪40-50年代；单入单出（SISO）系统；反馈控制系统的稳定性 （2）现代控制理论 20世纪60年代；多入多出（MIMO）系统；以“最优”为特征 （3）智能控制理论 20世纪80年代 主要内容 1.自动控制的一般概念 2.控制系统的数学模型 3.线性系统的时域分析法 4.线性系统的根轨迹法 5.线性系统的频域分析法 6.线性系统的校正方法 7.线性离散系统的分析 8.非线性控制系统的分析 第一章 自动控制的一般概念 1-1 自动控制的基本原理 1-2 自动控制系统的基本控制方式 1-3 自动控制系统的分类 1-4 对自动控制系统性能的基本要求 1.自动控制的基本概念 空调 冰箱 电热水器 §1-1 自动控制的基本原理 大型化工企业自动控制装置 机器人 航天飞机 自动控制 在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定规律运行。 自动控制系统 实现某一控制目标的所有物理部件的有机组合体。 被控对象 控制装置 被控变量 【例】 水箱系统 入口流量Qi取决于阀门开度u，出口流量与液位H和出口阀门有关 问题：如何使得实际液位 H 控制在期望液位不变 期望液位： Hs 2.自动控制的基本原理 （1）人工控制 眼：测量实际液位H ——检测过程。 脑：将实际液位H和期望液位Hs比较，根据两者偏差正负及大小作出决策。——比较、分析、决策过程。 手：执行大脑命令，调节阀门开度。——执行过程。 人工控制原理方块图 实际液位 水槽 扰动 实际液位 脑 眼 给定值 手 水槽 扰动 测量值 测量值 眼 脑 给定值 手 人工控制原理方块图 实际液位 脑 眼 给定值 手 水槽 扰动 测量值 （2） 自动控制 变送器(眼）：测量实际液位H并进行物理转换。 控制器（大脑）： 也叫调节器，将测量值mv和给定值sv相比较，根据两者的偏差进行运算，输出控制信号u。 执行器（手）：也叫调节阀，改变阀门开度。 自动控制原理方块图： 实际液位 控制器 变送器 给定值 执行器 水槽 扰动 测量值 实际液位 脑 眼 给定值 手 水槽 扰动 测量值 人工控制原理方块图： （3）反馈控制原理 反馈 通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输入端，与输入信号相比较。反送到输入端的信号称为反馈信号。 负反馈 反馈信号与输人信号相减，其差为偏差信号 负反馈控制原理 将系统的输出信号引回输入端，与输入信号相减，形成偏差信号。然后根据偏差信号产生相应的控制作用，力图消除或减少偏差的过程。 （4）自动控制系统结构 反馈，反馈通道，前向通道，闭环 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 （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