西安科技大學(xué)自動(dòng)控制原理教學(xué)同步教程-第一章

1、自動(dòng)控制原理西安科技大學(xué)1.自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成2.開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)3.對(duì)控制系統(tǒng)的性能要求 難難 點(diǎn)點(diǎn)反饋控制的原理 自動(dòng)控制（automatic control）是指在沒(méi)有人經(jīng)常的直接參與情況下，利用設(shè)備或裝置使機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程的某個(gè)工作狀態(tài)或參數(shù)，自動(dòng)按照預(yù)定規(guī)律運(yùn)行的過(guò)程。 （1）按信號(hào)傳送的特點(diǎn)或系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為：開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)：輸出量對(duì)系統(tǒng)的控制作用無(wú)任何影響。擾動(dòng)控制系統(tǒng)是開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。 閉環(huán)控制系統(tǒng)：負(fù)反饋偏差控制系統(tǒng)。偏差控制系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)。（2）按控制作用產(chǎn)生的原因分為：擾動(dòng)控制系統(tǒng)和復(fù)合控制系統(tǒng)。 擾動(dòng)控制系統(tǒng)：控制作用由擾動(dòng)產(chǎn)生

2、，不構(gòu)成閉環(huán)。 復(fù)合控制系統(tǒng)：同時(shí)具有開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)和閉環(huán)結(jié)構(gòu)或同時(shí)具有偏差和擾動(dòng)產(chǎn)生作用的控制系統(tǒng)。原理圖方塊圖guM功放au+-+-n1. “轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)”之“開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)”功放 電動(dòng)機(jī)n擾動(dòng)負(fù)載guau工作原理 將電壓ug經(jīng)功率放大后獲得ua，由ua驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。 ua和n具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，如當(dāng)ug=ug1，n=n1。但是，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載改變時(shí)，ug = ug1時(shí)，可能n=n1+ n，也就是說(shuō)，ug和n的關(guān)系是不準(zhǔn)確的。開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的輸出易受到擾動(dòng)的影響而無(wú)能為力。圖1-12. “轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)”之“閉環(huán)控制系統(tǒng)”guMau+n-測(cè)速裝置功放 電動(dòng)機(jī)n測(cè)速裝置比較點(diǎn)功放-eu負(fù)載擾動(dòng)fugueu

3、au工作原理 當(dāng)負(fù)載擾動(dòng)變化時(shí)（如變大），則n , , ,n ?？梢?jiàn)，該系統(tǒng)可以自動(dòng)地進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，以減小或消除偏差 。fufgeuuueu圖1-2guMau+n-比較器功放i負(fù)載干擾n-功放電動(dòng)機(jī)guaububu補(bǔ)償裝置3.“轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)”之“擾動(dòng)控制系統(tǒng)” 若轉(zhuǎn)速的變化主要由負(fù)載干擾引起的，并且負(fù)載干擾可測(cè)，則可以形成如下圖所示的擾動(dòng)控制系統(tǒng)。注意 一個(gè)補(bǔ)償裝置只能補(bǔ)償一個(gè)與之相應(yīng)的擾動(dòng)，對(duì)于其他的擾動(dòng)則不起作用。本圖可以補(bǔ)償由負(fù)載擾動(dòng)引起的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n的變化。擾動(dòng)控制屬開(kāi)環(huán)控制。圖1-3 右上圖中，1是放大器，2是功放，3是電動(dòng)機(jī)，4是測(cè)速裝置，5，6是擾動(dòng)通道傳遞函數(shù)。4. “轉(zhuǎn)速控制

4、系統(tǒng)”之“復(fù)合控制系統(tǒng)” 該圖由擾動(dòng)控制（開(kāi)環(huán)控制）和偏差控制（閉環(huán)控制）組成。擾動(dòng)控制補(bǔ)償負(fù)載干擾的影響，偏差控制補(bǔ)償其他因素產(chǎn)生的偏差。guM+n-功放i測(cè)速裝置-放大器放大器321564n-負(fù)載干擾fueubuaugueubufuau圖1-4串 聯(lián) 校 正放 大執(zhí) 行受 控 對(duì) 象反 饋 校 正測(cè) 量輸入量輸入量輸出量輸出量圖圖15 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成圖1-6圖1-7 礦井直流提升機(jī)控制系統(tǒng)方框圖 圖1-8 搖臂自動(dòng)調(diào)高控制系統(tǒng)方框圖 1.3.2 按控制作用和控制時(shí)間分：連續(xù)控制系統(tǒng)和離散控制系統(tǒng)1.3.3 按照系統(tǒng)輸入信號(hào)變化規(guī)律的不同分：隨動(dòng)控制系統(tǒng)和恒值控制系統(tǒng) 可以歸結(jié)為系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性，即穩(wěn)、準(zhǔn)、快的要求。 穩(wěn)：要求系統(tǒng)是穩(wěn)定的，不穩(wěn)定的系統(tǒng)不能正常使用； 準(zhǔn)：穩(wěn)態(tài)誤差要??； 快：瞬態(tài)響應(yīng)快，超調(diào)量小，調(diào)節(jié)時(shí)間短。系統(tǒng)的分析 所謂系統(tǒng)的分析，是在已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)情況下，確定系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能以及分析系統(tǒng)的抗