機(jī)械工程控制基礎(chǔ)chap的知識(shí)

控制論是研究什么的？定義？說(shuō)法一：“控制論”是關(guān)于機(jī)器的理論說(shuō)法二：“控制論”是電子計(jì)算機(jī)和電子學(xué)的理論說(shuō)法三：“控制論”就是類(lèi)似于數(shù)學(xué)的一門(mén)學(xué)科說(shuō)法四：“控制論”是關(guān)于動(dòng)物和機(jī)器中控制和通信的科學(xué)（維納定義）“控制論”是以研究各種系統(tǒng)共同存在的控制規(guī)律為對(duì)象的一門(mén)科學(xué)?？刂普摗本褪且沂景C(jī)器、生物、社會(huì)在內(nèi)的各種不同的控制系統(tǒng)的共同規(guī)律。是研究各種系統(tǒng)共同控制規(guī)律的科學(xué)，是方法論。

第一章

控制系統(tǒng)的基本概念Collegeofmechanical&electronicengineering維納是如何發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題并創(chuàng)立這一全新的學(xué)科的呢？人的有目的的活動(dòng)VS具有控制功能的機(jī)器取物火炮打敵機(jī)感覺(jué)器官：眼、耳檢測(cè)機(jī)構(gòu)：雷達(dá)中樞決策器官：大腦決策機(jī)構(gòu)：指揮儀效應(yīng)器官：手、腳……執(zhí)行機(jī)構(gòu)：隨動(dòng)系統(tǒng)第一章

控制系統(tǒng)的基本概念Collegeofmechanical&electronicengineering問(wèn)題1：各種系統(tǒng)有什么共性？盡管機(jī)器與動(dòng)物在本質(zhì)上有著天壤之別，有著無(wú)生命與有生命的差別，但從機(jī)器控制的動(dòng)作和人的行為過(guò)程來(lái)看，他們有著相當(dāng)確切的“同構(gòu)性”。第一章

控制系統(tǒng)的基本概念Collegeofmechanical&electronicengineering第一章

控制系統(tǒng)的基本概念Collegeofmechanical&electronicengineering問(wèn)題2：究竟是什么東西使的盡管在質(zhì)的方面有著天壤之別的機(jī)器和人在行為活動(dòng)中，有如此相似的過(guò)程呢？開(kāi)汽車(chē)用手取物

方向盤(pán)手臂神經(jīng)輸入端轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)手臂、肌肉、大腦執(zhí)行機(jī)構(gòu)（控制機(jī)構(gòu)）車(chē)輪手指輸出端力生物電信息共同點(diǎn)：控制內(nèi)容的消息----信息，正是控制部分和受控部分之間發(fā)生了這種信息的聯(lián)系、信息的運(yùn)動(dòng)，控制過(guò)程才得以實(shí)現(xiàn)?？刂七^(guò)程就是系統(tǒng)中信息運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。控制機(jī)工作，實(shí)際上就是以某種方式向機(jī)器發(fā)出信號(hào)，機(jī)器接受信息的地方叫輸入端。機(jī)器接受到控制信息產(chǎn)生一系列動(dòng)作，去完成指定工作，產(chǎn)生這些運(yùn)動(dòng)的地方叫執(zhí)行機(jī)構(gòu)或控制機(jī)構(gòu)。機(jī)器完成了指定的工作，產(chǎn)生出工作效果的地方叫輸出端。第一章

控制系統(tǒng)的基本概念Collegeofmechanical&electronicengineering問(wèn)題3：控制過(guò)程是怎樣具體實(shí)現(xiàn)的呢？信息是以怎樣的形式實(shí)現(xiàn)控制和操縱的呢？控制的反饋機(jī)制控制理論中稱(chēng)信息的雙向運(yùn)動(dòng)為“反饋聯(lián)系”?！胺答仭笔侵福嚎刂葡到y(tǒng)把信息傳輸出去后，又將信息的作用返回到控制系統(tǒng)，并對(duì)控制系統(tǒng)的再輸出產(chǎn)生影響。第一章

控制系統(tǒng)的基本概念Collegeofmechanical&electronicengineering控制論中的三大要素：同構(gòu)理論信息的流通、交換反饋機(jī)制第一章

控制系統(tǒng)的基本概念Collegeofmechanical&electronicengineering經(jīng)濟(jì)型CIM系統(tǒng)加工過(guò)程順序控制系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用：機(jī)器人裝配生產(chǎn)線柔性加工中的機(jī)器人車(chē)削加工單元中的機(jī)器人柔性加工系統(tǒng)中的機(jī)器人1—拉床2—車(chē)床3—插齒機(jī)4—剃齒機(jī)5—塔式儲(chǔ)存架6—機(jī)器人7—去毛刺機(jī)裝配系統(tǒng)中的機(jī)器人1—機(jī)器人2、3、5、6、7、8、9—軸承、軸、套、墊圈、法蘭、螺母和產(chǎn)品傳送帶4—壓力機(jī)裝配系統(tǒng)中的雙臂機(jī)器人1~7—固定式電視攝像機(jī)8—可轉(zhuǎn)式電視攝像機(jī)9—抓握手臂10—感知手臂11~13—吸塵器零部件14—吸塵器裝配成品焊接作業(yè)系統(tǒng)的機(jī)器人1—機(jī)器人

2—傳送帶

3—汽車(chē)殼體噴漆作業(yè)系統(tǒng)中的機(jī)器人1—工裝板2—循環(huán)拖動(dòng)鏈條3—工件識(shí)別站4—工件

5—行程開(kāi)關(guān)6—直角坐標(biāo)機(jī)器人7、8、9、10—垂直關(guān)節(jié)機(jī)器人產(chǎn)品的機(jī)電一體化數(shù)控銑床數(shù)控車(chē)床焊接機(jī)器人汽車(chē)防抱死系統(tǒng)(ABS)

機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成

位置,速度檢測(cè)單元電機(jī)機(jī)械部件位置,速度反饋CNC數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)組成機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成執(zhí)行器控制信息電子控制單元?jiǎng)恿υ礄z測(cè)傳感部分機(jī)械本體參數(shù)變化信息驅(qū)動(dòng)力能量檢測(cè)參數(shù)控制與控制系統(tǒng)控制器控制閥被控對(duì)象傳感器給定值偏差控制器輸出操縱變量被控變量測(cè)量值-+自動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖干擾利用系統(tǒng)框圖可以清楚、方便地表示自動(dòng)控制系統(tǒng)中各個(gè)組成部分之間的相互關(guān)系，在研究自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，通常用方框圖表示控制系統(tǒng)的組成。

數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)，由圖可以看出，它與一般的反饋控制系統(tǒng)一樣，也是由控制器、被控對(duì)象、反饋測(cè)量裝置等部分組成。

伺服系統(tǒng)類(lèi)型數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床

數(shù)控系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)位置控制調(diào)節(jié)器速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)檢測(cè)與反饋單元位置控制單元速度控制單元++--電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件CNC插補(bǔ)指令實(shí)際位置反饋實(shí)際速度反饋機(jī)器人控制系統(tǒng)的組成特點(diǎn)機(jī)器人控制系統(tǒng)的一般組成機(jī)器人控制系統(tǒng)控制器軟件系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)機(jī)器人控制系統(tǒng)上位機(jī)軟件系統(tǒng)ARL是對(duì)“精密1號(hào)”機(jī)器人進(jìn)行編程和控制的軟件系統(tǒng)。ARL系統(tǒng)駐留在系統(tǒng)磁盤(pán)上，每次開(kāi)機(jī)時(shí)加載到內(nèi)存。下位機(jī)軟件系統(tǒng)主要用于對(duì)機(jī)器人的四個(gè)關(guān)節(jié)進(jìn)行位置伺服控制，利用iRMXIII提供的應(yīng)用系統(tǒng)固化功能，下位機(jī)控制軟件固化于EPROM中。ABS工作原理簡(jiǎn)介輪速傳感器傳感器轉(zhuǎn)子制動(dòng)分缸制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)制動(dòng)盤(pán)電子控制單元ECU執(zhí)行器ActuatorABS執(zhí)行器:

壓力降低時(shí)的工作示意圖制動(dòng)總缸泵ABSECU單向閥1單向閥2單向閥3回位彈簧A孔關(guān)閉B孔打開(kāi)5A12VC孔ABS執(zhí)行器:壓力保持時(shí)的

工作示意圖制動(dòng)總缸ABSECU單向閥1單向閥2單向閥3回位彈簧A孔關(guān)閉B孔關(guān)閉2A12VC孔ABS執(zhí)行器:壓力升高時(shí)的工作示意圖制動(dòng)總缸ABSECU單向閥1單向閥2單向閥3回位彈簧A孔打開(kāi)B孔關(guān)閉0A12VC孔制動(dòng)液壓系統(tǒng)電子控制單元ECU計(jì)算電路計(jì)算電路輪速傳感器輸入放大電路輸出信號(hào)輪速傳感器FLRRFRRL電源監(jiān)控電路故障記憶電路警告燈驅(qū)動(dòng)電路電磁閥控制電路電磁閥控制電路左前電磁閥右前電磁閥后輪電磁閥ABS警告燈電磁閥繼電器泵電動(dòng)機(jī)繼電器繼電器電源外部信號(hào)輸出信號(hào)泵電動(dòng)機(jī)監(jiān)視制動(dòng)開(kāi)關(guān)電磁閥繼電器監(jiān)視機(jī)電一體化系統(tǒng)模型例如，對(duì)于如圖所示的數(shù)控伺服系統(tǒng)直流伺服電機(jī)控制伺服電機(jī)控制方式驅(qū)動(dòng)與控制一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能的好壞，不僅取決于電機(jī)本身的特性，而且還取決于驅(qū)動(dòng)電路的性能以及兩者之間的相互配合。對(duì)驅(qū)動(dòng)電路一般要求頻帶寬、效率高、能量能回授等。目前常用晶體管驅(qū)動(dòng)和晶閘管直流調(diào)速驅(qū)動(dòng)，廣泛采用的直流伺服電機(jī)的晶體管驅(qū)動(dòng)電路有線性直流伺服放大器和脈寬調(diào)制放大器(PwM)。一般，寬頻帶低功率系統(tǒng)選用線性放大器(小于幾百瓦)，而脈寬調(diào)制放大器常用在較大的系統(tǒng)中，尤其是那些要求在低速和大轉(zhuǎn)矩下連續(xù)運(yùn)行的場(chǎng)合。一、晶閘管直流調(diào)速驅(qū)動(dòng)電機(jī)部部分：機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)：數(shù)控伺服系統(tǒng)的方框圖為：第一章

控制系統(tǒng)的基本概念一、機(jī)械工程控制論的研究對(duì)象與任務(wù)二、控制系統(tǒng)的工作原理及其組成三、控制系統(tǒng)的基本類(lèi)型四、對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求五、本課程的任務(wù)及主要內(nèi)容第一章

控制系統(tǒng)的基本概念Collegeofmechanical&electronicengineering第一章

控制系統(tǒng)的基本概念第一章

控制系統(tǒng)的基本概念Collegeofmechanical&electronicengineering一、機(jī)械工程控制論的研究對(duì)象與任務(wù)系統(tǒng)是由相互聯(lián)系、相互作用的若干部分構(gòu)成且具有一定運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一個(gè)有機(jī)整體。是按一定規(guī)律聯(lián)系在一起的元素的集合。系統(tǒng)及廣義系統(tǒng)要素：元素元素之間的關(guān)系第一章

控制系統(tǒng)的基本概念第一章

控制系統(tǒng)的基本概念Collegeofmechanical&electronicengineering機(jī)械工程控制論實(shí)質(zhì)上是研究機(jī)械工程技術(shù)中廣義系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。具體地說(shuō)，它研究的是機(jī)械工程廣義系統(tǒng)在一定的外界條件（即輸入或激勵(lì)、干擾）作用下，從系統(tǒng)的一定的初始狀態(tài)出發(fā)，所經(jīng)歷的由其內(nèi)部的固有特性（即由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與參數(shù)所決定的特性）所決定的整個(gè)動(dòng)態(tài)歷程；研究這一系統(tǒng)及其輸入、輸出三者之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。機(jī)械工程控制論的研究對(duì)象系統(tǒng)輸入輸出外界作用系統(tǒng)內(nèi)部的信息傳遞與交互系統(tǒng)的響應(yīng)第一章

控制系統(tǒng)的基本概念第一章

控制系統(tǒng)的基本概念Collegeofmechanical&electronicengineering從系統(tǒng)、輸入、輸出三者之間的關(guān)系出發(fā)，根據(jù)已知條件與求解問(wèn)題的不同，機(jī)械工程控制論的任務(wù)可以分為以下五種：（1）已知系統(tǒng)和輸入，求系統(tǒng)的輸出，即系統(tǒng)分析問(wèn)題；（2）已知系統(tǒng)和系統(tǒng)的理想輸出，設(shè)計(jì)輸入，即最優(yōu)控制問(wèn)題；（3）已知輸入和理想輸出時(shí)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)，即最優(yōu)設(shè)計(jì)問(wèn)題；（4）輸出已知，確定系統(tǒng)，以識(shí)別輸入或輸入中的有關(guān)信息，此即濾波與預(yù)測(cè)問(wèn)題；（5）已知系統(tǒng)的輸入和輸出，求系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與參數(shù)，即系統(tǒng)辨識(shí)問(wèn)題。機(jī)械工程控制論的研究任務(wù)

加熱電阻絲~220V調(diào)壓器人工控制的恒溫箱

溫度計(jì)第一章

控制系統(tǒng)的基本概念第一章

控制系統(tǒng)的基本概念Collegeofmechanical&electronicengineering二、控制系統(tǒng)的工作原理及其組成控制：通過(guò)對(duì)一定對(duì)象實(shí)施一定的操作，以使其按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)動(dòng)或變化的過(guò)程。

自動(dòng)控制：在無(wú)人直接參加的情況下，利用控制裝置使被控對(duì)象和過(guò)程自動(dòng)地按預(yù)定規(guī)律變化的控制過(guò)程。自動(dòng)控制系統(tǒng)：是由控制裝置和被控對(duì)象所組成，它們以某種相互依賴的的方式組合成為一個(gè)有機(jī)整體，并對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)控制?？刂破鳎簩?duì)被控對(duì)象起控制作用裝置的總體.被控對(duì)象：要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的機(jī)器，設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程?？刂破鳎簩?duì)被控對(duì)象起控制作用裝置的總體，稱(chēng)做控制裝置或控制器。輸出量：表現(xiàn)于控制對(duì)象或系統(tǒng)輸出端，并要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的物理量。輸入量：作用于控制對(duì)象或系統(tǒng)輸入端，并可使系統(tǒng)具有預(yù)定功能或預(yù)定輸出的物理量。擾動(dòng)：所有妨礙控制量對(duì)被控量按要求進(jìn)行正?？刂频囊蛩?，稱(chēng)為干擾量或擾動(dòng)量。退出1自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)被控對(duì)象：恒溫箱

控制器：除恒溫箱以外的所有裝置，統(tǒng)稱(chēng)為控制器。

被控制量：恒溫箱的實(shí)際溫度為被控制量（系統(tǒng)的輸出量）

希望值：希望的恒溫箱的溫度?？刂屏浚杭訜犭娮杞z的輸出功率。擾動(dòng)量（干擾）：恒溫箱散熱量

第一章

控制系統(tǒng)的基本概念第一章

控制系統(tǒng)的基本概念Collegeofmechanical&electronicengineering人工控制恒溫箱調(diào)節(jié)過(guò)程：

觀測(cè)恒溫箱內(nèi)的溫度（被控制量）

與要求的溫度（給定值）進(jìn)行比較，得到溫度

偏差的大小和方向

根據(jù)偏差大小和方向調(diào)節(jié)調(diào)壓器，控制加熱電

阻絲的電流以調(diào)節(jié)溫度回復(fù)到要求值。人工控制過(guò)程的實(shí)質(zhì)：檢測(cè)偏差再糾正偏差。第一章

控制系統(tǒng)的基本概念第一章

控制系統(tǒng)的基本概念Collegeofmechanical&electronicengineering第一章

控制系統(tǒng)的基本概念第一章

控制系統(tǒng)的基本概念Collegeofmechanical&electronicengineering系統(tǒng)方框圖系統(tǒng)方框圖由許多對(duì)信號(hào)（量）進(jìn)行單向傳遞的元件方框和一些連線組成，表征了系統(tǒng)各元件之間及系統(tǒng)與外界之間進(jìn)行信息交換的過(guò)程。包括三個(gè)基本的單元:引出點(diǎn),比較點(diǎn),元件方框大腦手調(diào)壓器恒溫箱眼睛實(shí)際溫度期望溫度人工控制恒溫箱系統(tǒng)功能框圖溫度計(jì)-

自動(dòng)控制在沒(méi)有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置（稱(chēng)為控制裝置或控制器），使機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程（通稱(chēng)被控對(duì)象）的某個(gè)工作狀態(tài)或參數(shù)（即被控量）自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。如：數(shù)控機(jī)床、室內(nèi)溫度控制、機(jī)車(chē)、船舶

及飛機(jī)自動(dòng)駕駛、導(dǎo)彈制導(dǎo)等。第一章

控制系統(tǒng)的基本概念Collegeofmechanical&electronicengineering加熱電阻絲~220V調(diào)壓器熱電偶給定信號(hào)比較電壓放大器功率放大器執(zhí)行電動(dòng)機(jī)減速器u2u1u恒溫箱自動(dòng)控制系統(tǒng)第一章

控制系統(tǒng)的基本概念第一章

控制系統(tǒng)的基本概念Collegeofmechanical&electronicengineering恒溫箱自動(dòng)控制系統(tǒng)工作原理：恒溫箱實(shí)際溫度由熱電偶轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電壓u2

恒溫箱期望溫度由電壓u1給定，并與實(shí)際溫度

u2比較得到溫度偏差信號(hào)u＝u1

u2溫度偏差信號(hào)經(jīng)電壓、功率放大后，用以驅(qū)動(dòng)

執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，并通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)拖動(dòng)調(diào)壓器動(dòng)觸

頭。當(dāng)溫度偏高時(shí)，動(dòng)觸頭向減小電流的方向

運(yùn)動(dòng)，反之加大電流，直到溫度達(dá)到給定值為

止，此時(shí)，偏差u＝0，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。第一章

控制系統(tǒng)的基本概念第一章

控制系統(tǒng)的基本概念Collegeofmechanical&electronicengineering給定信號(hào)電壓功率放大器控制電機(jī)減速器調(diào)壓器恒溫箱(控制對(duì)象)熱電偶u1u2uuanvu溫度t(被控量)擾動(dòng)恒溫箱自動(dòng)控制系統(tǒng)功能框圖第一章

控制系統(tǒng)的基本概念第一章

控制系統(tǒng)的基本概念Collegeofmechanical&electronicengineering從恒溫箱控制系統(tǒng)功能框圖可見(jiàn)：

給定量位于系統(tǒng)的輸入端，稱(chēng)為系統(tǒng)輸入量。

也稱(chēng)為參考輸入量（信號(hào)）。

被控制量位于系統(tǒng)的輸出端，稱(chēng)為系統(tǒng)輸出量。

輸出量（全部或一部分）通過(guò)測(cè)量裝置返回系

統(tǒng)的輸入端，使之與輸入量進(jìn)行比較，產(chǎn)生偏

差（給定信號(hào)與返回的輸出信號(hào)之差）信號(hào)。

輸出量的返回過(guò)程稱(chēng)為反饋。返回的全部或部

分輸出信號(hào)稱(chēng)為反饋信號(hào)。第一章

控制系統(tǒng)的基本概念第一章

控制系統(tǒng)的基本概念Collegeofmechanical&electronicengineering綜上所述，控制系統(tǒng)的工作原理：檢測(cè)輸出量（被控制量）的實(shí)際值將輸出量的實(shí)際值與給定值（輸入量）進(jìn)行比

較得出偏差；

用偏差值產(chǎn)生控制調(diào)節(jié)作用去消除偏差，使得

輸出量維持期望的輸出。第一章

控制系統(tǒng)的基本概念第一章

控制系統(tǒng)的基本概念Collegeofmechanical&electronicengineering由于存在輸出量反饋，上述系統(tǒng)能在存在無(wú)法預(yù)計(jì)擾動(dòng)的情況下，自動(dòng)減少系統(tǒng)的輸出量與參考輸入量（或者任意變化的希望的狀態(tài)）之間的偏差，故稱(chēng)之為反饋控制。顯然：反饋控制建立在偏差基礎(chǔ)上，其控制方式是“檢測(cè)偏差再糾正偏差”。第一章

控制系統(tǒng)的基本概念第一章

控制系統(tǒng)的基本概念Collegeofmechanical&electronicengineering這種基于反饋原理，能對(duì)輸出量與參考輸入量進(jìn)行比較，并力圖保持兩者之間既定關(guān)系的系統(tǒng)。稱(chēng)為反饋控制系統(tǒng)。反饋控制系統(tǒng)具備測(cè)量、比較和執(zhí)行三個(gè)基本功能。

注意：反饋控制系統(tǒng)中，反饋信號(hào)是與給定信號(hào)相減，使偏差越來(lái)越小，稱(chēng)為負(fù)反饋。負(fù)反饋控制是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制最基本的方法。第一章

控制系統(tǒng)的基本概念第一章

控制系統(tǒng)的基本概念Collegeofmechanical&electronicengineering

開(kāi)環(huán)控制與閉環(huán)控制實(shí)際的控制系統(tǒng)根據(jù)有無(wú)反饋?zhàn)饔每煞譃閮深?lèi)：

開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)

閉環(huán)控制系統(tǒng)第一章

控制系統(tǒng)的基本概念第一章

控制系統(tǒng)的基本概念Collegeofmechanical&electronicengineering

開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)特點(diǎn)：系統(tǒng)僅受輸入量和擾動(dòng)量控制；輸出端和輸入端之間不存在反饋回路；輸出量在整個(gè)控制過(guò)程中對(duì)系統(tǒng)的控制不產(chǎn)生任何影響。

輸入裝置指令系統(tǒng)輸入控制裝置伺服驅(qū)動(dòng)裝置工作臺(tái)工作臺(tái)

位置系統(tǒng)輸出數(shù)控機(jī)床的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)框圖第一章

控制系統(tǒng)的基本概念第一章

控制系統(tǒng)的基本概念Collegeofmechanical&electronicengineering優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、可靠。若組成系統(tǒng)的元件特性和參數(shù)值比較穩(wěn)定，且外界干擾較小，開(kāi)環(huán)控制能夠保持一定的精度。缺點(diǎn)：精度通常較低、無(wú)自動(dòng)糾偏能力控制器對(duì)象或過(guò)程輸入量輸出量開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)框圖第一章

控制系統(tǒng)的基本概念第一章

控制系統(tǒng)的基本概念Collegeofmechanical&electronicengineering

閉環(huán)控制系統(tǒng)特點(diǎn)：輸出端和輸入端之間存在反饋回路，輸出量對(duì)控制過(guò)程有直接影響。閉環(huán)的作用：應(yīng)用反饋，減少偏差。優(yōu)點(diǎn)：精度高，對(duì)外部擾動(dòng)和系統(tǒng)參數(shù)變化不敏感缺點(diǎn)：存在穩(wěn)定、振蕩、超調(diào)等問(wèn)題，系統(tǒng)性能分析和設(shè)計(jì)麻煩。第一章

控制系統(tǒng)的基本概念第一章

控制系統(tǒng)的基本概念Collegeofmechanical&electronicengineering控制器對(duì)象或過(guò)程輸入量輸出量測(cè)量元件閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖反饋量第一章

控制系統(tǒng)的基本概念第一章

控制系統(tǒng)的基本概念Collegeofmechanical&electronicengineering

閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成給定元件+串聯(lián)校正元件放大變換元件執(zhí)行元件控制對(duì)象_+_并聯(lián)校正元件局部反饋反饋元件主反饋控制部分比較元件比較元件輸入信號(hào)

xi偏差信號(hào)

e主反饋信號(hào)

xb擾動(dòng)信號(hào)輸出

xo閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成第一章

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給定元件

產(chǎn)生給定信號(hào)或輸入信號(hào)。

反饋元件

測(cè)量被控制量（輸出量），產(chǎn)生反饋信號(hào)。為便于傳輸，反饋信號(hào)通常為電信號(hào)。

第一章

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比較元件

對(duì)給定信號(hào)和反饋信號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn)生偏差信號(hào)；

放大元件

對(duì)偏差信號(hào)進(jìn)行放大，使之有足夠的能量驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件實(shí)現(xiàn)控制功能。

執(zhí)行元件

直接對(duì)受控對(duì)象進(jìn)行操縱的元件；如電動(dòng)機(jī)、液壓馬達(dá)等；

第一章

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校正元件用以改善系統(tǒng)控制質(zhì)量的裝置。校正元件分為串聯(lián)和并聯(lián)兩種?？刂葡到y(tǒng)中比較元件、放大元件、執(zhí)行元件和反饋元件等共同起控制作用，統(tǒng)稱(chēng)為控制器。實(shí)際的控制系統(tǒng)中，擾動(dòng)總是不可避免的，擾動(dòng)分為內(nèi)部擾動(dòng)和外部擾動(dòng)，但在控制系統(tǒng)中，擾動(dòng)集中表現(xiàn)在控制量與被控量的偏差上，因此，可以將控制系統(tǒng)的擾動(dòng)等效為對(duì)控制對(duì)象的干擾。第一章

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控制系統(tǒng)的基本概念Collegeofmechanical&electronicengineering三、控制系統(tǒng)的基本類(lèi)型

按輸入量的特征分類(lèi)

恒值控制系統(tǒng)系統(tǒng)輸入量為恒定值。控制任務(wù)是保證在任何擾動(dòng)作用下系統(tǒng)的輸出量為恒值。

如：恒溫箱控制、電網(wǎng)電壓、頻率控制等。

程序控制系統(tǒng)輸入量的變化規(guī)律預(yù)先確知，輸入裝置根據(jù)輸入的變化規(guī)律，發(fā)出控制指令，使被控對(duì)象按照指令程序的要求而運(yùn)動(dòng)。如數(shù)控加工系統(tǒng)。第一章

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控制系統(tǒng)的基本概念Collegeofmechanical&electronicengineering隨動(dòng)系統(tǒng)（伺服系統(tǒng)）輸入量的變化規(guī)律不能預(yù)先確知，其控制要求是輸出量迅速、平穩(wěn)地跟隨輸入量的變化，并能排除各種干擾因素的影響，準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)輸入信號(hào)的變化規(guī)律。

如：仿形加工系統(tǒng)、火炮自動(dòng)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)等。第一章

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按系統(tǒng)中傳遞信號(hào)的性質(zhì)分類(lèi)

連續(xù)控制系統(tǒng)系統(tǒng)中各部分傳遞的信號(hào)為隨時(shí)間連續(xù)變化的信號(hào)。連續(xù)控制系統(tǒng)通常采用微分方程描述。

離散（數(shù)字）控制系統(tǒng)系統(tǒng)中某一處或多處的信號(hào)為脈沖序列或數(shù)字量傳遞的系統(tǒng)。離散控制系統(tǒng)通常采用差分方程描述。

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其它分類(lèi)方法

線性系統(tǒng)