自動(dòng)控制的一般概念

1、2022-7-7自動(dòng)控制原理3本課程與其它課程的關(guān)系本課程與其它課程的關(guān)系自動(dòng)控制原理自動(dòng)控制原理大學(xué)物理（力學(xué)、熱力學(xué)）微積分(含微分方程)線性代數(shù)復(fù)變函數(shù)、積分變換電路理論電力電子技術(shù)模擬電子技術(shù)運(yùn)動(dòng)控制基礎(chǔ)各類控制系統(tǒng)課程各類控制系統(tǒng)課程控制論是控制論是“關(guān)于在動(dòng)物和機(jī)器中控制和通訊的科學(xué)關(guān)于在動(dòng)物和機(jī)器中控制和通訊的科學(xué)”。 以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，研究單輸入研究單輸入-單輸出單輸出一類線性定?？刂葡狄活惥€性定常控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)問(wèn)題。統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)問(wèn)題。這些理論由于其發(fā)展這些理論由于其發(fā)展較早，現(xiàn)已臻成熟。較早，現(xiàn)已臻成熟。 以狀態(tài)空間法為基礎(chǔ)，以狀態(tài)空間法為基礎(chǔ)，研究

2、多輸入研究多輸入-多輸出、多輸出、時(shí)變、非線性一類控制時(shí)變、非線性一類控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)問(wèn)題。系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)問(wèn)題。系統(tǒng)具有高精度和高效系統(tǒng)具有高精度和高效能的特點(diǎn)。能的特點(diǎn)。9 過(guò)程控制過(guò)程控制 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，諸如對(duì)壓力、溫度、在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，諸如對(duì)壓力、溫度、濕度、流量、頻率以及原料、燃料成分比濕度、流量、頻率以及原料、燃料成分比例等方面的控制，稱為過(guò)程控制。例等方面的控制，稱為過(guò)程控制。輸入輸出控制系統(tǒng)蒸蒸汽汽冷水熱水溫度計(jì)圖1-1 熱力系統(tǒng)的人工反饋控制排排水水自自動(dòng)動(dòng)控控制制器器熱熱水水冷冷水水蒸蒸汽汽溫溫度度測(cè)測(cè)量量裝裝置置 排排水水圖圖1 1- -2 2 熱熱力力系系統(tǒng)統(tǒng)的的

3、自自動(dòng)動(dòng)反反饋饋控控制制控控制制閥閥控控制制器器對(duì)對(duì)象象或或過(guò)過(guò)程程 輸入量輸出量圖1-5 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)控控制制器器對(duì)對(duì)象象或或過(guò)過(guò)程程測(cè)測(cè)量量元元件件 輸 入 量輸 出 量穩(wěn)定性：穩(wěn)定性： 1 對(duì)恒值系統(tǒng)，要求當(dāng)系統(tǒng)受到擾動(dòng)后，經(jīng)過(guò)一定對(duì)恒值系統(tǒng)，要求當(dāng)系統(tǒng)受到擾動(dòng)后，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的調(diào)整能夠回到原來(lái)的期望值。時(shí)間的調(diào)整能夠回到原來(lái)的期望值。 2 對(duì)隨動(dòng)系統(tǒng)，被控制量始終跟蹤參考量的變化。對(duì)隨動(dòng)系統(tǒng)，被控制量始終跟蹤參考量的變化。 穩(wěn)定性是對(duì)系統(tǒng)的基本要求，不穩(wěn)定的系統(tǒng)不能穩(wěn)定性是對(duì)系統(tǒng)的基本要求，不穩(wěn)定的系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)預(yù)定任務(wù)。實(shí)現(xiàn)預(yù)定任務(wù)。 穩(wěn)定性通常由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與參數(shù)決定，與外界因素穩(wěn)定性

4、通常由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與參數(shù)決定，與外界因素?zé)o關(guān)。無(wú)關(guān)。1.3 對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求可以歸結(jié)為可以歸結(jié)為穩(wěn)穩(wěn)定性（長(zhǎng)期穩(wěn)定性）、定性（長(zhǎng)期穩(wěn)定性）、準(zhǔn)準(zhǔn)確性確性（精度）和（精度）和快快速性（相對(duì)穩(wěn)定性）。速性（相對(duì)穩(wěn)定性）。 穩(wěn)穩(wěn) 準(zhǔn)準(zhǔn) 快快 準(zhǔn)確性：準(zhǔn)確性： 用穩(wěn)態(tài)誤差來(lái)表示。用穩(wěn)態(tài)誤差來(lái)表示。 在參考輸入信號(hào)作用下，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，其在參考輸入信號(hào)作用下，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，其穩(wěn)態(tài)輸出與參考輸入所要求的期望輸出之差叫做給穩(wěn)態(tài)輸出與參考輸入所要求的期望輸出之差叫做給定穩(wěn)態(tài)誤差。定穩(wěn)態(tài)誤差。 顯然，這種誤差越小，表示系統(tǒng)的輸出跟隨參考顯然，這種誤差越小，表示系統(tǒng)的輸出跟隨

5、參考輸入的精度越高。輸入的精度越高?？焖傩裕嚎焖傩裕?對(duì)過(guò)渡過(guò)程的形式和快慢提出要求，一般對(duì)過(guò)渡過(guò)程的形式和快慢提出要求，一般稱為動(dòng)態(tài)性能。稱為動(dòng)態(tài)性能。 穩(wěn)定高射炮射角隨動(dòng)系統(tǒng)，雖然炮身最終穩(wěn)定高射炮射角隨動(dòng)系統(tǒng)，雖然炮身最終能跟蹤目標(biāo)，但如果目標(biāo)變動(dòng)迅速，而炮身能跟蹤目標(biāo)，但如果目標(biāo)變動(dòng)迅速，而炮身行動(dòng)遲緩，仍然無(wú)法跟蹤目標(biāo)。行動(dòng)遲緩，仍然無(wú)法跟蹤目標(biāo)。 根據(jù)對(duì)系統(tǒng)性能的要求，如何合理地設(shè)根據(jù)對(duì)系統(tǒng)性能的要求，如何合理地設(shè)計(jì)校正裝置，使系統(tǒng)的性能能全面地滿足計(jì)校正裝置，使系統(tǒng)的性能能全面地滿足技術(shù)上的要求。技術(shù)上的要求。1.4 本課程的學(xué)習(xí)要求本課程的學(xué)習(xí)要求1、本課程所要研究的兩大課題：

6、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)綜合、本課程所要研究的兩大課題：系統(tǒng)分析、系統(tǒng)綜合對(duì)于一個(gè)具體的控制系統(tǒng)，如何從理對(duì)于一個(gè)具體的控制系統(tǒng)，如何從理論上對(duì)它的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度進(jìn)行論上對(duì)它的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度進(jìn)行定性的分析和定量的計(jì)算。定性的分析和定量的計(jì)算。H H注注入入控控制制器器（比比較較、放放大大）Q Q1 1浮浮子子流流出出Q Q2 2（I I） 原原理理圖圖氣氣動(dòng)動(dòng)閥閥門門 希望液位實(shí)實(shí)際際液液位位放放大大元元件件氣氣動(dòng)動(dòng)閥閥門門水水 箱箱浮浮 子子控制器 注入（II） 控制系統(tǒng)方塊圖眼 睛 測(cè) 量 裝 置 （ 浮 子 ） 手 氣 動(dòng) 閥 門頭 腦 控 制 器 ， 比 較 、 計(jì) 算希望液位實(shí)實(shí)際際液液位位肌