自动控制原理--导论.pptVIP

导论----控制系统概要 导论----控制系统概要 导论----控制系统概要 导论----控制系统概要 导论----控制系统概要 变化的被控对象多种多样，这导致了控制理论的基础性和应用的广泛性，甚至出现了具有哲学意义的控制论。 例如： 钱老提倡的新三论（控制论、系统论、信息论） 管理中体现的控制论原理，等等 结论：学习本课程益处多多! 导论----控制系统概要 　　　 但是！ 只有恰当地实施了控制，才能得到预期的响应。这是控制系统的核心和难点，也是本课程的主要内容。 导论----控制系统基本概念 被控对象（部件或系统）：具有因果关系的物理过程（或工程对象），是指要求实现自动控制的机器、设备或生产过程，如宇宙飞船，火炮操瞄装置、飞机驾驶系统以及工业生产的某种过程等。 自动控制：没有人直接参与的情况下，利用控制装置使被控对象的某一物理量（被控量）自动地按照预定的规律运行。 导论----控制系统基本概念 控制装置：常被归纳成执行机构、观测器等。 反馈：把输出量送回到输入端并与输入信号比较的过程。分为负反馈和正反馈 。 控制系统：为了达到预期的目标（响应）而设计出来的系统，它由相互关联的部件组合而成，主要由控制装置和被控对象组成。 导论----开环控制与闭环控制 控制方式（结构）粗略地可以分为两种： 　　　 开环控制和闭环控制 　　　　　 导论----开环控制与闭环控制 导论----开环控制与闭环控制 导论----开环控制与闭环控制 导论----开环控制与闭环控制 导论----开环控制与闭环控制 反馈是控制的精髓。运用反馈的例子也是比比皆是。 例3：调节容器内液面位置的人工闭环控制系统（非自动） 导论----开环控制与闭环控制 控制装置(传感器+控制器+执行器 ) 测量元件：其职能是测量被控制的物理量; 给定元件：其职能是给出与期望的被控量相对应的系统输入量（即参据量）。 比较元件：把测量元件检测的被控量实际值与给定元件给出的参据量进行比较，求出它们之间的偏差。 放大元件：将比较元件给出的偏差进行放大，用来推动执行元件去控制被控对象。 执行元件：直接推动被控对象，使其被控量发生变化。 校正元件：亦称补偿元件，它是结构或参数便于调整的元件，用串联或反馈的方式连接在系统中，以改善系统性能。 用“○”号代表比较元件，“—”号代表两者符号相反，“+”号代表两者符号相同。信号沿箭头方向从输入端到达输出端的传输通路称前向通路；系统输出量经测量元件反馈到输入端的传输通路称主反馈通路。前向通路与主反馈通路共同构成主回路。此外，还有局部反馈通路以及由它构成的内回路。 导论----开环控制与闭环控制 液位控制系统 自动控制器通过比较实际液位与希望液位，并通过调整气动阀门的开度，对误差进行修正，从而保持液位不变。试画出相应的人工操纵液位控制系统方块图。 导论----开环控制与闭环控制 　　　反馈是现代控制的精髓，还例如： 　　　火炮随动系统 　　　领导实施管理 　　　央行调整利息 “没有调查就没有发言权” ，等等 都体现了反馈的理念！ 　　　 　　　 正反馈的例子 例5：已知铀235原子核在一个中子的撞击下，可发生核裂变反应，放出大量的能量，同时释放大约2.5个中子，放出的中子有可能再与铀235原子核发生核反应，这就是所谓核裂变的链式反应。 导论----开环控制与闭环控制 开环和闭环控制系统的特点 开环系统：结构简单，稳定性好，容易设计和调整以及成本较低的优点，对那些负载恒定，扰动小，控制精度要求不高的实际系统，是有效的控制方式。 闭环系统：由于增加了检测装置和反馈环节，结构较复杂，成本有所增加；但它提高了系统的控制精度和抗干扰能力；同时，负反馈会对系统稳定性产生不利影响。（其它根本性的优点后面再讲。） 导论----反馈控制系统的分类 按参考输入形式分为： 恒值（调节器）系统：指参考输入量保持常值的系统。其任务是消除或减少扰动信号对系统输出的影响，使被控量（即系统的输出量）保持在给定或希望的数值上。 随动（伺服）系统：指参考输入量随时间任意变化的系统。其任务是要求输出量以一定的精度和速度跟踪参考输入量，跟踪的速度和精度是随动系统的两项主要性能指标。 导论----反馈控制系统的分类 按照系统的元件特性分为: 线性系统：构成系