《自動控制原理簡明教程》第一章 自動控制的一般概念

第一章自動控制的一般概念1.1

一般概念1.2基本控制方式1.3控制系統(tǒng)的類型1.4對控制系統(tǒng)的基本要求End

何謂控制何謂自動控制：是指在沒有人直接參與的條件下，利用控制裝置使被控對象按照預(yù)定的技術(shù)要求進(jìn)行工作。自動控制系統(tǒng)：是指能夠?qū)Ρ豢貙ο蟮墓ぷ鳡顟B(tài)進(jìn)行自動控制的系統(tǒng)，它由被控對象和控制裝置組成。自動控制理論所研究的問題1.1一般概念被控對象：指需要給以控制的機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過程。被控對象是控制系統(tǒng)的主體，例如火箭、鍋爐、機(jī)器人、電冰箱等?？刂蒲b置則指對被控對象起控制作用的設(shè)備總體，有測量變換部件、放大部件和執(zhí)行裝置。被控量：指被控對象中要求保持給定值、要按給定規(guī)律變化的物理量。被控量又稱輸出量、輸出信號。給定值：是作用于自動控制系統(tǒng)的輸入端并作為控制依據(jù)的物理量。給定值又稱輸入信號、輸入指令、參考輸入。干擾量：除給定值之外，凡能引起被控量變化的因素，都是干擾。干擾又稱擾動。1.21.31.4手動控制溫度計(jì)

加熱電阻絲調(diào)壓器u(a)原理圖~220V輸出量

(手柄位置)輸入量調(diào)壓器加熱電阻絲

電爐

恒溫箱

受控對象(溫度)擾動量(b)方塊圖控制裝置1.2控制系統(tǒng)基本控制方式擾動輸出量輸入量控制裝置受控對象開環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖

閉環(huán)控制復(fù)合控制1.11.31.4開環(huán)控制MugudoVGT+-(a)原理圖給定信號(電壓)觸發(fā)器電動機(jī)受控對象輸出量(轉(zhuǎn)速)擾動量(b)方塊圖控制裝置晶閘管可控整流器+-+ugudoMiuin(a)原理圖R

放大

器負(fù)載

給定信號ug被控量擾動inui(b)方塊圖

電壓

放大

電阻

R觸發(fā)器

晶闡管可控整流器

電動

機(jī)控制裝置與受控對象之間只有順向作用而無反向聯(lián)系。開環(huán)控制前饋控制(開環(huán))輸出量環(huán)節(jié)名稱(或特性)輸入量(a)

(-)e=r-br(+)

(-)b(b)re=r-b

b或(c)c引出點(diǎn)cc閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖

方框圖中的幾種表示法：被控量偏差信號

(-)

參考輸入信號r(t)

調(diào)節(jié)器(或控制器)u(t)受控系統(tǒng)e(t)c(t)反饋信號

控制量

擾動

給定裝置

校正裝置

放大

元件

執(zhí)行

機(jī)構(gòu)

受控

對象

反饋裝置

(測量元件)動畫：ugTiΔu

(-)

ufQTo給定裝置放大器電動機(jī)、傳動裝置和閥門

熱處理爐放大器熱電偶MuaΔuufug給定電位計(jì)+-電動機(jī)煤氣空氣閥門熱處理爐工件熱電偶放大器混合器放大器開閉環(huán)控制比較閉環(huán)控制(-)utug擾動給定裝置放大器電動機(jī)轉(zhuǎn)速反饋裝置觸發(fā)器晶闡管可控整流器控制裝置受控對象n(b)方框圖ueudoRP1ugR0R0R1-utRP2-+-++TGMudouc(a)原理圖+復(fù)合控制n擾動(ML)uiugut(-)(b)方塊圖擾動檢測裝置晶闡管可控整流器轉(zhuǎn)速反饋裝置電動機(jī)放大器放大器觸發(fā)器被控量輸入信號(-)補(bǔ)償裝置控制裝置受控對象udoMRiugutTG(a)原理圖負(fù)載放大器

放大器+線性/非線性系統(tǒng)連續(xù)/離散性系統(tǒng)定常/時(shí)變性系統(tǒng)確定/不確定系統(tǒng)1.3系統(tǒng)類型按控制方式分按被控對象分按系統(tǒng)性能分分類按給定值變化規(guī)律分按系統(tǒng)功用分按給定值操縱的開環(huán)控制按干擾補(bǔ)償?shù)拈_環(huán)控制按偏差調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制復(fù)合控制：閉環(huán)反饋為主，開環(huán)補(bǔ)償為輔恒值系統(tǒng)隨動系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)運(yùn)動控制系統(tǒng)過程控制系統(tǒng)溫度控制系統(tǒng)壓力控制系統(tǒng)位置控制系統(tǒng)1.11.41.21.4對控制系統(tǒng)的要求對控制系統(tǒng)的要求:1.穩(wěn)定性：是保證控制系統(tǒng)正常工作的先決條件。2.快速性：動態(tài)性能，有指標(biāo)。3.準(zhǔn)確性：穩(wěn)態(tài)（過度結(jié)束后的）值應(yīng)盡量與期望值一致。

暫態(tài)過程特點(diǎn):下圖中,(a)、(b)非周期振蕩；(c)發(fā)散振蕩；(d)、(e)收斂振蕩；