自動控制原理胡壽松第六版第一張

§1-3自動控制系統(tǒng)的分類§1-4對控制系統(tǒng)的基本要求

自動控制的一般概念§1-1

自動控制的基本原理與方式§1-2自動控制系統(tǒng)示例第一章1編輯ppt§1-1自動控制的基本原理與方法1.自動控制技術(shù)及其應用2.自動控制理論3.反饋控制原理4.反饋控制系統(tǒng)的基本組成5.自動控制系統(tǒng)基本控制方式

2編輯ppt自動控制技術(shù)：利用外加設備或裝置（控制裝置、控制器），使機器、設備或生產(chǎn)過程（被控對象）的某個工作狀態(tài)或參數(shù)（被控量）自動地按預定的規(guī)律運行（控制目標）。控制器對象被控量應用領域：人類活動的各個領域。被控對象的屬性？3編輯ppt自動控制理論：研究自動控制共同規(guī)律的技術(shù)科學。問題1.如何描述一個對象？數(shù)學模型問題2.如何描述控制目標？性能指標問題3.給定對象是否滿足性能指標要求？系統(tǒng)分析問題4.如何使給定對象滿足性能指標？系統(tǒng)綜合4編輯ppt例1：人用手拿物品。控制目標：手拿到物品。相關(guān)部件：1．手。抓取物品。功能：受控對象、執(zhí)行部件。2．大腦。協(xié)調(diào)眼、手工作。功能：比較物品與手之間的接近程度（比較元件）；控制手的動作（控制部件）。3．眼睛。觀察物品與手的位置。功能：檢測元件。物品大腦手臂、手手眼睛位置眼睛位置5編輯ppt例2：龍門刨床速度控制系統(tǒng)（教材圖1-2）?？刂颇繕耍旱都芩俣群愣āＯ嚓P(guān)部件：1．電機（SM）。功能：執(zhí)行部件。2．測速電機（TG）。功能：將速度信號轉(zhuǎn)換為電信號，檢測元件。3．放大器FD。功能：比較、放大。（比較元件）。4．調(diào)節(jié)觸發(fā)器CF。電壓放大。5．晶閘管整流裝置KZ。整流、功率放大。輸出電樞電壓。電動機放大器FD實現(xiàn)方式：輸入恒定電壓，電機速度恒定。設定速度調(diào)節(jié)觸發(fā)器CF轉(zhuǎn)速測速發(fā)電機晶閘管整流裝置KZ控制部件？6編輯ppt反饋控制：將輸出量送回到輸入端，并用于控制。（例1、例2）按偏差控制（誤差控制）：根據(jù)設定值（期望值）與輸出值（實際值）的偏差量，確定對象的動作。負反饋：輸出量送回到輸入端，與輸入信號相減，使偏差越來越小。正反饋：輸出量送回到輸入端，與輸入信號相加，使偏差越來越大。有靜差系統(tǒng)：在穩(wěn)態(tài)時被控量與設定值存在偏差。這個誤差稱為穩(wěn)態(tài)誤差。無靜差系統(tǒng)：在穩(wěn)態(tài)時被控量與設定值不存在偏差。7編輯ppt反饋控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成給定元件：設定被控量的期望值。產(chǎn)生系統(tǒng)輸入量。測量元件：檢測被控對象的輸出量，將其轉(zhuǎn)換為電信號。也稱為傳感器、傳感元件。比較元件：比較設定值與實際值，產(chǎn)生相應的偏差信號。放大元件：將信號放大，包括信號放大和功率放大。校正元件：為改善系統(tǒng)性能，連接在系統(tǒng)中的部件。也叫補償元件?？梢杂写?lián)補償、反饋補償、順饋補償。執(zhí)行元件：直接使輸出量產(chǎn)生變化的部件。反饋元件：將輸出量引回到輸入端的部件。8編輯ppt執(zhí)行元件輸入量放大元件輸出量反饋元件補償元件典型反饋系統(tǒng)組成：單閉環(huán)系統(tǒng)9編輯ppt反饋元件內(nèi)回路局部反饋主回路主反饋執(zhí)行元件輸入量放大元件輸出量補償元件典型反饋系統(tǒng)組成：雙閉環(huán)系統(tǒng)被控對象測量元件10編輯ppt自動控制系統(tǒng)基本控制方式反饋控制方式開環(huán)控制方式：被控對象個部件信號的只沿著順向傳遞。輸出量不會對系統(tǒng)的控制產(chǎn)生影響。執(zhí)行元件輸入量放大元件輸出量順饋控制方式：在干擾可測量的時候，將干擾量測量出來，送到輸入端，產(chǎn)生干擾補償信號，以減少干擾對系統(tǒng)的影響。干擾測量執(zhí)行元件放大元件輸入量輸出量干擾輸入11編輯ppt反饋元件補償元件復合控制方式：將反饋控制與順饋結(jié)合。干擾測量執(zhí)行元件放大元件輸入量輸出量干擾輸入12編輯ppt§1-2自動控制系統(tǒng)示例1.函數(shù)記錄儀2.飛機自動駕駛儀3.電阻爐微型計算機溫度控制系統(tǒng)4.鍋爐液位控制系統(tǒng)13編輯ppt函數(shù)記錄儀控制目標：紀錄筆按要求到達規(guī)定位置。控制對象：紀錄筆。控制量：紀錄筆位置。紀錄筆運動原理：給定一個電壓信號，設定位移量。在輸入作用下啟動電機，帶動齒輪、繩系，拖動紀錄筆運動。位置精度考慮：為了使紀錄筆能準確到達指定位置，應將紀錄筆的位置測量出來，用來反饋。電機拖動考慮：紀錄筆有慣性，希望電機速度能按所需位移量進行控制，所以將電機轉(zhuǎn)速測量出來，用來反饋。測速電機伺服電機輸入量放大器筆位置傳動機構(gòu)紀錄筆位置測量饋內(nèi)反可增加系統(tǒng)的阻尼14編輯ppt飛機自動駕駛儀系統(tǒng)控制目標：按設定的規(guī)律，控制飛機的飛行姿態(tài)。舵機控制：位置伺服控制（內(nèi)回路）。位移傳感器測量。飛行姿態(tài)：橫向，巡航方向?？v向，飛機的升降。外回路：飛機傾角θ的反饋控制。垂直陀螺儀測量。自動駕駛儀：根據(jù)飛行要求，提供設定的電壓信號。并將測量到的輸出信號，產(chǎn)生相應的控制規(guī)律?？v向控制：給定一個電壓信號，設定飛機爬升（俯沖）的傾角θ。該信號經(jīng)過放大，控制升降舵的移動。升降舵的角度，決定了飛機爬升（俯沖）的傾角θ。位移傳感器舵機θ0放大器θ駕駛儀飛機位置測量干擾15編輯ppt電阻爐微型計算機溫度控制系統(tǒng)控制目標：電爐溫度在設定的范圍內(nèi)。溫度檢測：熱電偶。工作原理：電阻絲通過晶閘管主電路加熱。溫度依靠電阻絲中的電流大小來調(diào)節(jié)?？刂破鳎何⑿陀嬎銠C。A/D轉(zhuǎn)換D/A轉(zhuǎn)換設定溫度微型計算機爐溫晶閘管熱電偶計算機控制器特點：微型計算機采用數(shù)字量，按節(jié)拍工作。電阻絲16編輯ppt鍋爐液位控制系統(tǒng)控制目標：鍋爐內(nèi)水位在設定范圍（進水量與蒸發(fā)水量平衡）。調(diào)節(jié)量：通過調(diào)節(jié)進水閥門開賭的大小，改變進水量。工作原理：由液位測量裝置（變送器）測出液位信號，與設定值比較，若液位降低，則加大閥門開度，反之則減小。閥門設定水位調(diào)節(jié)器水位鍋爐液位測量干擾17編輯ppt§1-3自動控制系統(tǒng)的分類1.線性連續(xù)控制系統(tǒng)2.線性定常離散控制系統(tǒng)3.非線性控制系統(tǒng)18編輯ppt線性連續(xù)控制系統(tǒng)線性：系統(tǒng)的輸入輸出滿足線性關(guān)系。線性系統(tǒng)描述的特點：系統(tǒng)各變量及其各階導數(shù)，沒有乘積項和平方（或更高次）項。如：連續(xù)：系統(tǒng)各處的信號，在任意時間點上有定義。即任意給定一個時間，有一個這時刻的信號值與之對應。即有：若輸入時，輸出為;輸入時，輸出為。則輸入為輸出為。tu連續(xù)系統(tǒng)描述的特點：用微分方程（偏微分方程）來描述。19編輯ppt恒值控制系統(tǒng)（調(diào)節(jié)器）：控制目標是使系統(tǒng)的被控量保持恒定。如前述鍋爐液位系統(tǒng)、爐溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)。隨動系統(tǒng)（伺服系統(tǒng)）：控制目標是使系統(tǒng)輸出跟蹤輸入的變化，系統(tǒng)的輸入信號隨時間任意變化。如前述自動駕駛儀系統(tǒng)。程序控制系統(tǒng)：控制輸出量，使之按設定的規(guī)律變化。如數(shù)控機床、自動生產(chǎn)線。20編輯ppt線性定常離散控制系統(tǒng)定常：系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系不隨時間變化而變化。定常系統(tǒng)描述的特點：系統(tǒng)各參數(shù)不隨時間變化。時間離散：系統(tǒng)中存在某些信號，僅在特定的時間點上有定義。即有：若時間時，輸入為，相應的輸出為。則時間時，輸入，其輸出仍為（初始條件相同）。離散系統(tǒng)描述的特點：用差分方程來描述。tu非線性控制系統(tǒng)系統(tǒng)的輸入輸出不滿足線性關(guān)系。21編輯ppt§1-4對自動控制系統(tǒng)的基本要求1.基本要求的提法2.典型外作用如何評價系統(tǒng)？22編輯ppt基本要求的提法1.穩(wěn)定性：系統(tǒng)在沒有外加信號激勵條件下，能否最終停留在一個固定的位置上。平衡點：系統(tǒng)停留的固定點。特點：穩(wěn)定性與外加輸入無關(guān)，由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定。穩(wěn)定系統(tǒng)不穩(wěn)定系統(tǒng)2.快速性：系統(tǒng)穩(wěn)定快慢程度的性能描述。一般用過渡過程的時間來描述。過渡過程：系統(tǒng)從開始運動到回到平衡點穩(wěn)定下來的過程，也叫動態(tài)過程、動態(tài)。3.準確性：系統(tǒng)穩(wěn)定后被控制量與期望值接近程度的描述