演示文稿人工控制和自動控制

（優(yōu)選）人工控制和自動控制當前第1頁\共有19頁\編于星期二\10點第一章自動控制的基本概念主要內容：

1.人工控制與自動控制

2.開環(huán)控制

3.閉環(huán)控制

4.自動控制系統(tǒng)的組成

5.自動控制系統(tǒng)的分類2當前第2頁\共有19頁\編于星期二\10點1.1人工控制與自動控制31.1.1自動控制問題的提出

一個簡單的水箱液面，因生產(chǎn)和生活需要，希望液面高度h維持恒定。當水的流入量與流出量平衡時，水箱的液面高度維持在預定的高度上。水箱流出流入h

當水的流出量增大或流入量減小，平衡則被破壞，液面的高度不能自然地維持恒定。當前第3頁\共有19頁\編于星期二\10點4

這種出水量與進水量的不平衡現(xiàn)象必然要經(jīng)常發(fā)生的。這使得這種“水位恒定的要求”變得難以實現(xiàn)了。所謂控制就是強制性地改變某些物理量（進水量），而使另外某些特定的物理量（如被控量液面高度h）維持在某種特定的標準上。人工控制的例子。水箱（控制對象）流出流入h

這種人為地強制性地改變進水量，而使液面（被控量）高度維持恒定的過程，即是人工控制過程。當前第4頁\共有19頁\編于星期二\10點51.2.2自動控制的定義及基本職能元件

1.自動控制的定義自動控制就是在沒有人直接參與的情況下，利用控制器使被控對象（或過程）的某些物理量（或狀態(tài)）自動地按預先給定的規(guī)律去運行。水箱流出流入h控制器浮子

當出水與進水的平衡被破壞時，水箱水位下降(或上升)，出現(xiàn)偏差。這偏差由浮子檢測出來，自動控制器在偏差的作用下，控制閥門開大(或關小)，對偏差進行修正，從而保持液面高度不變。當前第5頁\共有19頁\編于星期二\10點62.自動控制的基本職能元件自動控制的實現(xiàn),實際上是由自動控制裝置來代替人的基本功能，從而實現(xiàn)自動控制的。畫出以上人工控制與自動控制的功能方框圖進行對照。水箱流出流入h水箱流出流入h控制器浮子

眼睛

浮子

大腦

自動控制器肌肉、手執(zhí)行元件當前第6頁\共有19頁\編于星期二\10點7

比較兩圖可以看出，自動控制實現(xiàn)人工控制的功能，存在必不可少的三種代替人的職能的基本元件：氣動閥門希望液位實際液位浮子控制器水箱肌肉和閥門希望液位實際液位大腦水箱眼睛當前第7頁\共有19頁\編于星期二\10點8執(zhí)行元件參考輸入輸出測量變送元件控制器對象擾動輸入

測量元件與變送器（代替眼睛）；自動控制器（代替大腦）；執(zhí)行元件（代替肌肉、手）。這些基本元件與被控對象相連接，一起構成一個自動控制系統(tǒng)。下圖是典型控制系統(tǒng)方框圖。當前第8頁\共有19頁\編于星期二\10點案例自動調溫空調當前第9頁\共有19頁\編于星期二\10點10調節(jié)風門希望溫度實際溫度溫度傳感器控制器空調當前第10頁\共有19頁\編于星期二\10點小結人工控制自動控制控制量和被控對象自動控制的基本元件11當前第11頁\共有19頁\編于星期二\10點作業(yè)電飯煲

當前第12頁\共有19頁\編于星期二\10點1.2開環(huán)控制131.2開環(huán)控制開環(huán)控制是最簡單的一種控制方式，我們可以給出開環(huán)控制的一般定義：定義：控制量與被控量之間只有順向作用而沒有反向聯(lián)系。開環(huán)控制系統(tǒng)的典型方框圖如圖所示?？刂破鞅豢貙ο罂刂屏勘豢亓?/p>

交通指揮紅綠燈，自動洗衣機，自動售貨機，產(chǎn)品自動生產(chǎn)線，數(shù)控車床等等。當前第13頁\共有19頁\編于星期二\10點14電動機轉速滑臂位置功率放大器電位器下圖是一個直流電動機轉速控制系統(tǒng)。

當調節(jié)電位器滑臂位置時，改變功率放大器的輸入電壓，從而改變電動機的電樞電壓，最終改變電動機的轉速。以上的控制過程，用方框圖簡單直觀地表示出來。

當前第14頁\共有19頁\編于星期二\10點15

開環(huán)控制的特點：（1）結構簡單、調整方便、成本低。（2）給定一個輸入，有相應的一個輸出。（3）在系統(tǒng)方框圖中，作用信號是單方向傳遞的，形成開環(huán)。（4）輸出不影響輸入。（5）若系統(tǒng)有外界擾動時，系統(tǒng)輸出量不可能有準確的數(shù)值，即開環(huán)控制精度不高，或抗干擾能力差。1.3閉環(huán)控制定義：凡是系統(tǒng)輸出信號對控制作用有直接影響的系統(tǒng)，都叫做閉環(huán)控制系統(tǒng)。當前第15頁\共有19頁\編于星期二\10點16

在控制系統(tǒng)中，控制裝置對被控對象所施加的控制作用，若能取自被控量的反饋信息，即根據(jù)實際輸出來修正控制作用，實現(xiàn)對被控對象進行控制的任務，這種控制原理稱為反饋控制原理。正是由于引入了反饋信息，使整個控制過程成為閉合的。因此，按反饋原理建立起來的控制系統(tǒng)，叫做閉環(huán)控制系統(tǒng)。在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，其控制作用的基礎是被控量與給定值之間的偏差。

人本身就是一個具有高度復雜控制能力的閉環(huán)系統(tǒng)。比如，人可以用手拿到放在桌上的書等物，體現(xiàn)了閉環(huán)控制的原理。直流電動機轉速閉環(huán)控制的例子。當前第16頁\共有19頁\編于星期二\10點17電動機轉速給定位置功率放大器電位器+-負載擾動測速發(fā)動機ufureuaM功率放大器電動機負載電位器F測速發(fā)動機當前第17頁\共有19頁\編于星期二\10點18

閉環(huán)控制的特點：①控制作用不是直接來自給定輸入，而是系統(tǒng)的偏差信號，由偏差產(chǎn)生對系統(tǒng)被控量的控制；②系統(tǒng)被控量的反饋信息又反過來影響系統(tǒng)的偏差信號，即影響控制作用的大小。這種自成循環(huán)的控制作用，使信息的傳遞路徑形成了一個閉合的環(huán)路，稱為閉環(huán)。③提高了控制精度。閉環(huán)控制系統(tǒng)的典型方框圖如圖所示。控制器被控對象反饋元件輸入輸出+-偏差當前第18頁\共有19頁\編于星期二\10點19三.開環(huán)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的比較閉環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點是采用了反饋，因而使系統(tǒng)的響應對外部干擾和內部系統(tǒng)的參數(shù)變化均相當不敏感。這樣，對于給定的控制對象，有可能采用不太精密且成本較低的元件構成精密的控制系統(tǒng)。在開環(huán)情況下，就不可能做到這一點。從穩(wěn)定性的觀點出發(fā)，開環(huán)控制系統(tǒng)比較容易