自動(dòng)控制原理第一章.黃堅(jiān)第二版

1、自動(dòng)控制理論精品課程根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編26/4/200950/根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編第一章 自動(dòng)控制的基本原理第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類第一節(jié) 自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)第四節(jié) 自動(dòng)控制理論發(fā)展簡(jiǎn)述第三節(jié) 對(duì)控制系統(tǒng)性能的要求 課程安排、學(xué)習(xí)方法、實(shí)驗(yàn)安排根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編第一節(jié) 自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)一、自動(dòng)控制的基本概念第一章自動(dòng)控制的基本原理根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編1969年7月20日，“阿波羅11號(hào)”飛船首次登陸月球時(shí)的珍貴圖片 第一節(jié) 自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電

2、子課件改編2008年9月25日至28日,中國(guó)成功實(shí)施了神舟七號(hào)載人航天飛行（新化社報(bào)道） 第一節(jié) 自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編圖1-5 飛機(jī)在上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)跑道上滑行第一節(jié) 自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編圖 一列CRH3“和諧號(hào)”動(dòng)車組?？吭诟臄U(kuò)建的新北京南站站臺(tái)（中國(guó)政府網(wǎng) 陳濤 攝）第一節(jié) 自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編圖 RH煉鋼設(shè)備第一節(jié) 自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編蘇格蘭科學(xué)家展示新近研制成功的高仿真仿生學(xué)假肢。 第一節(jié) 自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制

3、原理與應(yīng)用電子課件改編圖1-4住宅看護(hù)機(jī)器人（法新社報(bào)道）第一節(jié) 自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編圖1-7 1989年，人工智能模糊控制全自動(dòng)洗衣機(jī)在三洋研制成功（引自人民網(wǎng)）第一節(jié) 自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編一、自動(dòng)控制的基本概念現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的自動(dòng)控制技術(shù)得到自動(dòng)控制技術(shù)得到 了廣泛的應(yīng)用了廣泛的應(yīng)用 航天器航天器 工業(yè)控制工業(yè)控制 機(jī)器人機(jī)器人 家用電器家用電器 自動(dòng)控制自動(dòng)控制： 在無(wú)人直接參與下，利用控制裝在無(wú)人直接參與下，利用控制裝置置操操縱受控對(duì)象，使受控對(duì)象的被控量按給定縱受控對(duì)象，使受控對(duì)象的被控量

4、按給定信號(hào)信號(hào)變化規(guī)律去變化規(guī)律去變化變化。 第一節(jié) 自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編控制量控制量:閥門(mén)開(kāi)閥門(mén)開(kāi)度（蒸汽流量）度（蒸汽流量）例例 水溫人工控制系統(tǒng)水溫人工控制系統(tǒng) 受控對(duì)象受控對(duì)象:水箱水箱系統(tǒng)的構(gòu)成：系統(tǒng)的構(gòu)成：被控制量被控制量:水溫水溫 蒸汽通蒸汽通過(guò)熱傳導(dǎo)器過(guò)熱傳導(dǎo)器件把熱量傳件把熱量傳遞給水遞給水,水的水的溫度與蒸汽溫度與蒸汽的流量成正的流量成正比比. 手動(dòng)調(diào)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度，從而調(diào)度，從而調(diào)節(jié)蒸汽的流節(jié)蒸汽的流量量,來(lái)控制水來(lái)控制水的溫度的溫度.但人工難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高質(zhì)量控制但人工難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高質(zhì)量控制. 第一節(jié) 自動(dòng)控制與自

5、動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編例例 水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)系統(tǒng)中增加了：系統(tǒng)中增加了：控制器控制器電機(jī)電機(jī)加入給定信號(hào)加入給定信號(hào)工作原理：工作原理：檢測(cè)實(shí)際溫度檢測(cè)實(shí)際溫度產(chǎn)生控制信號(hào)產(chǎn)生控制信號(hào) 通過(guò)電機(jī)調(diào)通過(guò)電機(jī)調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度 從而調(diào)節(jié)蒸從而調(diào)節(jié)蒸汽流入，控制汽流入，控制水的溫度水的溫度. 實(shí)實(shí)現(xiàn)沒(méi)有人直接現(xiàn)沒(méi)有人直接參入的自動(dòng)水參入的自動(dòng)水溫控制溫控制.控制器控制器第一節(jié) 自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編溫度檢測(cè)溫度檢測(cè) 為了方便地分析系統(tǒng)性能，一般為了方便地分析系統(tǒng)性能，一般用框圖來(lái)表示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，水溫自動(dòng)控制用框圖

6、來(lái)表示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)可用框圖表示為：系統(tǒng)可用框圖表示為： 要使自動(dòng)控制系統(tǒng)滿足工程實(shí)際的需要使自動(dòng)控制系統(tǒng)滿足工程實(shí)際的需要要 , 必須研究自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)與必須研究自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)與系統(tǒng)性能之間的關(guān)系。特別是被控對(duì)象運(yùn)系統(tǒng)性能之間的關(guān)系。特別是被控對(duì)象運(yùn)動(dòng)規(guī)律動(dòng)規(guī)律實(shí)際實(shí)際溫度溫度偏差偏差反饋量反饋量預(yù)期預(yù)期溫度溫度_控制器控制器執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥門(mén)閥門(mén)水箱水箱控制器控制器第一節(jié) 自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編二、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及控二、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及控制方式制方式1開(kāi)環(huán)控制開(kāi)環(huán)控制有順向作用而無(wú)反向聯(lián)系有順向作用而無(wú)反

7、向聯(lián)系. 不同的被控對(duì)象和不同的控制裝不同的被控對(duì)象和不同的控制裝置構(gòu)成了不同的控制系統(tǒng)，所以自動(dòng)置構(gòu)成了不同的控制系統(tǒng)，所以自動(dòng)控制系統(tǒng)的種類是很多的。自動(dòng)控制控制系統(tǒng)的種類是很多的。自動(dòng)控制系統(tǒng)一般有兩種基本控制方式系統(tǒng)一般有兩種基本控制方式.開(kāi)環(huán)控制開(kāi)環(huán)控制 控制裝置與受控對(duì)象之間只控制裝置與受控對(duì)象之間只第一節(jié) 自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編功率放大器+-負(fù)載電動(dòng)機(jī)n uguaueuD給定 偏差例例 轉(zhuǎn)臺(tái)速度開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)臺(tái)速度開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)臺(tái) 電機(jī)電機(jī)電源和放電源和放 大裝置大裝置速度設(shè)置速度設(shè)置系統(tǒng)組成：系統(tǒng)組成：由圖可見(jiàn)：由圖可見(jiàn)： 速度設(shè)置信號(hào)

8、通速度設(shè)置信號(hào)通過(guò)功率放大以后，過(guò)功率放大以后，提供給電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)提供給電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)電源，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)。 由于被控制量由于被控制量速度沒(méi)有反饋到速度沒(méi)有反饋到輸入端與給定信輸入端與給定信號(hào)比較號(hào)比較,為開(kāi)環(huán)控為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。制系統(tǒng)。給定給定速度速度實(shí)際實(shí)際轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖:放大放大器器直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)臺(tái) 這種轉(zhuǎn)臺(tái)在這種轉(zhuǎn)臺(tái)在C D 機(jī)、計(jì)算機(jī)機(jī)、計(jì)算機(jī)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器等許磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器等許多現(xiàn)代裝置中廣多現(xiàn)代裝置中廣泛應(yīng)用泛應(yīng)用.第一節(jié) 自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編例例 轉(zhuǎn)臺(tái)速度開(kāi)環(huán)擾動(dòng)控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)臺(tái)速度開(kāi)環(huán)擾動(dòng)控制系統(tǒng)功率

9、放大器電壓放大器+- -負(fù)載niuguBuaumueuD功 放干擾M電動(dòng)機(jī)擾動(dòng)測(cè)量器n電壓放大器+uBuguaue圖 直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速擾動(dòng)控制系統(tǒng) 測(cè)量出外部擾動(dòng)作用，形成與外部擾動(dòng)測(cè)量出外部擾動(dòng)作用，形成與外部擾動(dòng)作用相反的控制量與外部作用共同使被控作用相反的控制量與外部作用共同使被控量基本不受影響。量基本不受影響。第一節(jié) 自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編例例 轉(zhuǎn)臺(tái)速度開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)臺(tái)速度開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，容易設(shè)計(jì)和調(diào)整結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，容易設(shè)計(jì)和調(diào)整以及成本較低的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)那些負(fù)載恒定，以及成本較低的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)那些負(fù)載恒定，擾動(dòng)小，控制精度要求不高的實(shí)

10、際系統(tǒng)，擾動(dòng)小，控制精度要求不高的實(shí)際系統(tǒng)，是有效的控制方式。是有效的控制方式。開(kāi)環(huán)控制的特點(diǎn)：開(kāi)環(huán)控制的特點(diǎn)：第一節(jié) 自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編2閉環(huán)控制閉環(huán)控制閉環(huán)控制: 閉環(huán)控制又稱為閉環(huán)控制又稱為反饋控制反饋控制或或按偏差按偏差控制控制。 控制裝置與受控控制裝置與受控對(duì)象之間，不但有對(duì)象之間，不但有順向作用，還有反順向作用，還有反向聯(lián)系。向聯(lián)系。 例例 轉(zhuǎn)臺(tái)速度閉環(huán)控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)臺(tái)速度閉環(huán)控制系統(tǒng) 系統(tǒng)中增加了系統(tǒng)中增加了測(cè)速發(fā)電機(jī)作為測(cè)速發(fā)電機(jī)作為反饋裝置反饋裝置 測(cè)出電動(dòng)機(jī)的測(cè)出電動(dòng)機(jī)的速度反饋給控制速度反饋給控制器。器。 與給定信號(hào)比較產(chǎn)生偏差電壓，

11、經(jīng)過(guò)與給定信號(hào)比較產(chǎn)生偏差電壓，經(jīng)過(guò)功率放大后對(duì)電動(dòng)機(jī)的速度進(jìn)行閉環(huán)控制功率放大后對(duì)電動(dòng)機(jī)的速度進(jìn)行閉環(huán)控制. 當(dāng)速度受擾動(dòng)當(dāng)速度受擾動(dòng)發(fā)生變化時(shí)，偏發(fā)生變化時(shí)，偏差電壓也隨之變差電壓也隨之變化，通過(guò)閉環(huán)調(diào)化，通過(guò)閉環(huán)調(diào)節(jié)能消除干擾。節(jié)能消除干擾。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖測(cè)速機(jī)測(cè)速機(jī)偏差偏差預(yù) 期預(yù) 期速度速度實(shí) 際實(shí) 際轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速放大器放大器_直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)臺(tái)第一節(jié) 自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編閉環(huán)控制閉環(huán)控制功率放大器電壓放大器+-負(fù)載測(cè)速發(fā)電機(jī)nuguaufueud在這種（閉環(huán)）系統(tǒng)中，測(cè)量元件測(cè)的在這種（閉環(huán)）系統(tǒng)中，測(cè)量元件測(cè)的是被控量（轉(zhuǎn)速是被

12、控量（轉(zhuǎn)速n），所以，無(wú)論任何），所以，無(wú)論任何因素，只要因素，只要n變化，就可以自動(dòng)調(diào)節(jié)，變化，就可以自動(dòng)調(diào)節(jié)，消除或減小這種變化。消除或減小這種變化。第一節(jié) 自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編直流調(diào)速系統(tǒng)、交流變頻調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編 （3）能減小或消除由擾動(dòng)形成的偏差，具有較高的控制精度和較強(qiáng)的抗擾能力。 通過(guò)以上的實(shí)例分析可得出閉環(huán)控制系統(tǒng)具有的特點(diǎn)： （1）系統(tǒng)的控制信號(hào)是給定值與反饋量的差值，故稱為按偏差控制或反饋控制。 （2）閉環(huán)系統(tǒng)有兩種傳輸通道：前向通道和反饋通道。自動(dòng)控制原理中主要討論閉環(huán)控制系統(tǒng)。自動(dòng)控制原理中主要討論閉

13、環(huán)控制系統(tǒng)。 反饋是控制的精髓第一節(jié) 自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編3復(fù)合控制復(fù)合控制 測(cè)量出外部作用，形成與測(cè)量出外部作用，形成與外部作用相反的控制量與外部作用共同使外部作用相反的控制量與外部作用共同使被控量基本不受影響。被控量基本不受影響。前饋補(bǔ)償控制前饋補(bǔ)償控制復(fù)合控制基本形式復(fù)合控制基本形式.前饋補(bǔ)償控制：前饋補(bǔ)償控制：復(fù)合控制：復(fù)合控制：反饋控制反饋控制+ 在外部作用下，由系統(tǒng)被控在外部作用下，由系統(tǒng)被控制量的變化產(chǎn)生調(diào)節(jié)和控制作用。制量的變化產(chǎn)生調(diào)節(jié)和控制作用。反饋控制：反饋控制：第一節(jié) 自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編 按

14、擾動(dòng)前饋補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制按擾動(dòng)前饋補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制給定值給定值被控被控制量制量_檢測(cè)元件檢測(cè)元件控制器控制器受控對(duì)象受控對(duì)象前饋補(bǔ)償控制前饋補(bǔ)償控制反饋控制反饋控制主通道主通道前饋通道前饋通道擾動(dòng)擾動(dòng)第一節(jié) 自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編3復(fù)合控制復(fù)合控制功率放大器電壓放大器電壓放大器+-負(fù)載niuguaumufueuduB-uf功 放電壓放大電壓放大擾動(dòng)測(cè)量器測(cè)速發(fā)電機(jī)干擾電動(dòng)機(jī)nuguauBue+圖圖 直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?fù)合控制系統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?fù)合控制系統(tǒng)第一節(jié) 自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類一、按變量的數(shù)學(xué)關(guān)系

15、來(lái)分一、按變量的數(shù)學(xué)關(guān)系來(lái)分 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類方法較多，常自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類方法較多，常見(jiàn)的有以下幾種見(jiàn)的有以下幾種 第一章 概 述二、按控制系統(tǒng)的輸入作用來(lái)分二、按控制系統(tǒng)的輸入作用來(lái)分根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編一、線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)一、線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng) 由線性微分方程或線性差分方程由線性微分方程或線性差分方程所描述的系統(tǒng)。所描述的系統(tǒng)。由非線性方程描述的系統(tǒng)。由非線性方程描述的系統(tǒng)。第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類線性系統(tǒng)：線性系統(tǒng)：非線性系統(tǒng)：非線性系統(tǒng)：根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編二、定常系統(tǒng)和時(shí)變系統(tǒng)定常系統(tǒng)定常系統(tǒng): 若系統(tǒng)微分方程的系數(shù)為常數(shù)，則若系統(tǒng)微分方

16、程的系數(shù)為常數(shù)，則稱之為線性定常系統(tǒng)。此類系統(tǒng)為本書(shū)稱之為線性定常系統(tǒng)。此類系統(tǒng)為本書(shū)主要討論對(duì)象。主要討論對(duì)象。 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型微分方程的系數(shù)不是系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型微分方程的系數(shù)不是時(shí)間變量的函數(shù)。時(shí)間變量的函數(shù)。否則稱為時(shí)變系統(tǒng)。否則稱為時(shí)變系統(tǒng)。第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編三、連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)連續(xù)系統(tǒng)：連續(xù)系統(tǒng)： 系統(tǒng)中各部分的信號(hào)都是時(shí)間的連續(xù)系統(tǒng)中各部分的信號(hào)都是時(shí)間的連續(xù)函數(shù)即模擬量。函數(shù)即模擬量。離散系統(tǒng)：離散系統(tǒng)： 系統(tǒng)中有一處或多處信號(hào)為時(shí)間的系統(tǒng)中有一處或多處信號(hào)為時(shí)間的離散函數(shù)，如脈沖或數(shù)碼信號(hào)。離散函數(shù)，如脈沖或數(shù)碼信號(hào)。 若系統(tǒng)中既有模擬量

17、也有離散信號(hào)，若系統(tǒng)中既有模擬量也有離散信號(hào)，則又可稱之為采樣系統(tǒng)。則又可稱之為采樣系統(tǒng)。第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編四、恒值系統(tǒng)、隨動(dòng)系統(tǒng)和四、恒值系統(tǒng)、隨動(dòng)系統(tǒng)和 程程序序 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)(按控制系統(tǒng)的輸入作用來(lái)分按控制系統(tǒng)的輸入作用來(lái)分 ） 系統(tǒng)的給定值為一定值，而控制任系統(tǒng)的給定值為一定值，而控制任務(wù)就是克服擾動(dòng)，使被控量保持恒值。務(wù)就是克服擾動(dòng)，使被控量保持恒值。 例如：電機(jī)速度例如：電機(jī)速度控制、恒溫、恒控制、恒溫、恒壓、水位控制系壓、水位控制系統(tǒng)等。統(tǒng)等。 恒值系統(tǒng)：恒值系統(tǒng)： 第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編隨動(dòng)

18、系統(tǒng)：隨動(dòng)系統(tǒng)： 系統(tǒng)給定值按照事先不知道的時(shí)間函系統(tǒng)給定值按照事先不知道的時(shí)間函數(shù)變化，并要求被控量跟隨給定值變化。數(shù)變化，并要求被控量跟隨給定值變化。如：火炮自動(dòng)如：火炮自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)、輪跟蹤系統(tǒng)、輪舵位置控制系舵位置控制系統(tǒng)等。統(tǒng)等。第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編放大裝置放大裝置例例 位置隨動(dòng)系統(tǒng)位置隨動(dòng)系統(tǒng)環(huán)型電位器環(huán)型電位器電機(jī)電機(jī)電源電源齒輪齒輪系統(tǒng)組成：系統(tǒng)組成：負(fù)載負(fù)載輸入輸入r輸出輸出c工作過(guò)程：工作過(guò)程：r=cUd= 0UdrcUd0電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng),調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)c,

19、使使 r= c電動(dòng)機(jī)靜止電動(dòng)機(jī)靜止系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖r r_電位器電位器m m c cu ue eu ud d放大器放大器電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)減速器減速器+-cccrrucuauecruuur減速器船舵角位置給定值，表示命令角的位置負(fù)載E第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編程序控制系統(tǒng)：程序控制系統(tǒng)： 系統(tǒng)的給定值按照一定的時(shí)間函數(shù)系統(tǒng)的給定值按照一定的時(shí)間函數(shù)變化，并要求被控量隨之變化。變化，并要求被控量隨之變化。 例如：例如：機(jī)械手機(jī)械手第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編自動(dòng)化生產(chǎn)線：自動(dòng)化生產(chǎn)線：第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理

20、與應(yīng)用電子課件改編自動(dòng)化生產(chǎn)線：自動(dòng)化生產(chǎn)線：第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編 問(wèn)題（問(wèn)題（problems:） 1反饋控制的概念與作用；反饋控制的概念與作用；What is Feedback? 2.自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成有哪些？有哪些自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成有哪些？有哪些常用術(shù)語(yǔ)？常用術(shù)語(yǔ)？ 3自控系統(tǒng)的工作原理？自控系統(tǒng)的工作原理？第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編第三節(jié) 對(duì)控制系統(tǒng)性能的要求 常見(jiàn)的評(píng)價(jià)系統(tǒng)優(yōu)劣的性能指標(biāo)是常見(jiàn)的評(píng)價(jià)系統(tǒng)優(yōu)劣的性能指標(biāo)是從動(dòng)態(tài)過(guò)程中定義出來(lái)的。對(duì)系統(tǒng)性能從動(dòng)態(tài)過(guò)程中定義出來(lái)的。對(duì)系統(tǒng)性能的基本要求有三

21、個(gè)方面。的基本要求有三個(gè)方面。 二、快速性二、快速性一、穩(wěn)定性一、穩(wěn)定性三、準(zhǔn)確性三、準(zhǔn)確性第一章 概 述根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編一、穩(wěn)定性第三節(jié) 對(duì)控制系統(tǒng)性能的要求 系統(tǒng)受外作用力后系統(tǒng)受外作用力后,其動(dòng)態(tài)過(guò)程其動(dòng)態(tài)過(guò)程的振蕩傾向和系統(tǒng)恢復(fù)平衡的能力。的振蕩傾向和系統(tǒng)恢復(fù)平衡的能力。穩(wěn)定性：穩(wěn)定性： 系統(tǒng)受外作用力系統(tǒng)受外作用力經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，其經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，其被控量達(dá)到某一穩(wěn)被控量達(dá)到某一穩(wěn)定狀態(tài)，則系統(tǒng)是定狀態(tài)，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的。穩(wěn)定的。否則為不穩(wěn)定的。否則為不穩(wěn)定的。r(t)t0c(t)r(t)c(t)不穩(wěn)定的系統(tǒng)是不穩(wěn)定的系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的。無(wú)法正常工作的。 擾動(dòng)信號(hào)作

22、用下擾動(dòng)信號(hào)作用下 的不穩(wěn)定系統(tǒng)的不穩(wěn)定系統(tǒng):d(t)t0c(t)c(t)d(t) 一個(gè)能在生產(chǎn)一個(gè)能在生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用的系統(tǒng)實(shí)際中應(yīng)用的系統(tǒng),不僅應(yīng)具有穩(wěn)定性不僅應(yīng)具有穩(wěn)定性,而且在動(dòng)態(tài)過(guò)程中而且在動(dòng)態(tài)過(guò)程中的震蕩也不能過(guò)于的震蕩也不能過(guò)于強(qiáng)烈強(qiáng)烈.根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編 AAfdfc第三節(jié) 對(duì)控制系統(tǒng)性能的要求根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編通過(guò)動(dòng)態(tài)過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)短表征快速性。通過(guò)動(dòng)態(tài)過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)短表征快速性。二、快速性r(t)t0c(t)r(t)c1(t)c2(t) 快速性表明了快速性表明了系統(tǒng)輸出對(duì)輸入系統(tǒng)輸出對(duì)輸入響應(yīng)的快慢程度響應(yīng)的快慢程度 過(guò)渡過(guò)程時(shí)過(guò)渡過(guò)程時(shí)間越短

23、，表明間越短，表明快速性越好?？焖傩栽胶谩７粗嗳?。反之亦然。t1t2第三節(jié) 對(duì)控制系統(tǒng)性能的要求根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編 由輸入給定值與輸出響應(yīng)的終值之由輸入給定值與輸出響應(yīng)的終值之間的差值間的差值ess大小表征。大小表征。三、準(zhǔn)確性三、準(zhǔn)確性r(t)t0c(t)ess 它反映了系統(tǒng)它反映了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度。若的穩(wěn)態(tài)精度。若系統(tǒng)最終的誤差系統(tǒng)最終的誤差為零，則稱為無(wú)為零，則稱為無(wú)差系統(tǒng)，否則為差系統(tǒng)，否則為有差系統(tǒng)。有差系統(tǒng)。c(t)r(t)第三節(jié) 對(duì)控制系統(tǒng)性能的要求根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編 穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性往往是互穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性往往是互相制約的。在

24、設(shè)計(jì)與調(diào)試的過(guò)程中相制約的。在設(shè)計(jì)與調(diào)試的過(guò)程中,若過(guò)若過(guò)分強(qiáng)調(diào)某方面的性能分強(qiáng)調(diào)某方面的性能,則可能會(huì)使其他方則可能會(huì)使其他方面的性能受到影響面的性能受到影響. 怎樣根據(jù)工作任務(wù)的不同怎樣根據(jù)工作任務(wù)的不同,分析和設(shè)分析和設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)，使其對(duì)三方面的性能有計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)，使其對(duì)三方面的性能有所側(cè)重所側(cè)重 ，并兼顧其它正是自控原理課程，并兼顧其它正是自控原理課程要解決的問(wèn)題。要解決的問(wèn)題。第三節(jié) 對(duì)控制系統(tǒng)性能的要求根據(jù)黃堅(jiān)自動(dòng)控制原理與應(yīng)用電子課件改編 自動(dòng)控制理論是研究自動(dòng)控制共同規(guī)自動(dòng)控制理論是研究自動(dòng)控制共同規(guī)律的技術(shù)科學(xué)。律的技術(shù)科學(xué)。第四節(jié) 自動(dòng)控制理論發(fā)展簡(jiǎn)述第一章 概 述 具有具有“自動(dòng)自動(dòng)”功能的裝置自古有之功能的裝置自古有之，瓦特發(fā)明的蒸汽機(jī)上的離心調(diào)速器是比，瓦特發(fā)明的蒸汽機(jī)上的離心調(diào)速器是比較自覺(jué)地運(yùn)用反饋原理進(jìn)行設(shè)計(jì)并取得成較自覺(jué)地運(yùn)用反饋原理進(jìn)行設(shè)計(jì)并取得成功的首例。功的首例。 麥克斯韋對(duì)它的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，于麥克斯韋對(duì)它的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，于1868年發(fā)表的論文當(dāng)屬最早的理論工作。