《年自動(dòng)控制原理自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念》教案

Thistemplateistheinternalstandardcoursewaretemplateoftheenterprise年自動(dòng)控制原理自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念自動(dòng)控制原理第一章自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念1.1自動(dòng)控制的基本方式1.2閉環(huán)系統(tǒng)的基本組成1.3自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類1.4對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求1.1自動(dòng)控制的基本方式一、兩個(gè)定義：（1）自動(dòng)控制：在沒人直接參與的情況下，利用控制裝置使被控對(duì)象或過程自動(dòng)地按預(yù)定規(guī)律或數(shù)值運(yùn)行。（2）自動(dòng)控制系統(tǒng)：能夠?qū)Ρ豢貙?duì)象的工作狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)控制的系統(tǒng)。一般由控制器(含測(cè)量元件)和控制對(duì)象組成。舉例：水位控制系統(tǒng)功率放大器進(jìn)水ΔUΔh+5-5h要求，接電位器中點(diǎn)舉例1：水位控制系統(tǒng)方法一：人工控制眼（觀察）腦（判斷）手（操作）目的：減少或消除Δh方法二：自動(dòng)控制受控對(duì)象：水池；輸出量：實(shí)際水位（h實(shí)）；輸入量：要求水位（h要）浮子——檢測(cè)裝置；控制電源——檢測(cè)Δh，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)；電動(dòng)機(jī)——執(zhí)行機(jī)構(gòu)干擾輸入量：對(duì)系統(tǒng)輸出起反作用的輸入量，例如功率放大器信號(hào)的飄移。二、三種基本控制方式

1、開環(huán)控制方式控制系統(tǒng)的輸出量對(duì)系統(tǒng)沒有控制作用，這種系統(tǒng)是開環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)：（1）系統(tǒng)輸出量對(duì)控制作用無影響（2）無反饋環(huán)節(jié)（3）出現(xiàn)干擾靠人工消除（4）無法實(shí)現(xiàn)高精度控制舉例2：開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)（不考慮測(cè)速反饋）工作原理：

改變電位器滑動(dòng)端的位置，相應(yīng)地改變了電壓Ug值的大小，其值經(jīng)功率放大器放大后施加在直流電動(dòng)機(jī)的電樞兩端，由于直流電動(dòng)機(jī)具有恒定的勵(lì)磁電流。因此，隨著電樞電壓值的不同，電動(dòng)機(jī)便以不同的轉(zhuǎn)速帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)。于是，改變Ug的大小，便控制了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的高低。系統(tǒng)中，Ug是給定輸入量；電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n是系統(tǒng)的輸出量即被控量，功率放大器的電源電壓波動(dòng)、放大系數(shù)漂移、拖動(dòng)負(fù)載的變化等，是擾動(dòng)輸入量?？梢姡到y(tǒng)的輸出量，即電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速并沒有參予系統(tǒng)的控制。

開環(huán)控制系統(tǒng)職能框圖任何開環(huán)控制系統(tǒng)，從組成系統(tǒng)元部件的職能角度看，均可用下面的結(jié)構(gòu)框圖表示。2、閉環(huán)控制方式：把輸出量直接或間接地反饋到系統(tǒng)的輸入端，形成閉環(huán)，參與控制，這種系統(tǒng)叫閉環(huán)控制系統(tǒng)。實(shí)際的閉環(huán)控制系統(tǒng)，都是于負(fù)反饋的形式出現(xiàn)。明確：為什么要采用閉環(huán)控制系統(tǒng)？閉環(huán)控制系統(tǒng)有哪些優(yōu)點(diǎn)？舉例3：閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)舉例4：發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)職能框圖任何閉環(huán)控制系統(tǒng)，從組成系統(tǒng)元部件的職能角度看，均可用下面的結(jié)構(gòu)框圖表示。3、復(fù)合控制方式

開環(huán)控制+閉環(huán)控制兩種結(jié)構(gòu)：按輸入信號(hào)補(bǔ)償按擾動(dòng)信號(hào)補(bǔ)償

1.2閉環(huán)系統(tǒng)的基本組成一、基本組成結(jié)構(gòu)方塊圖如圖所示

基本元部件：（1）控制對(duì)象：進(jìn)行控制的設(shè)備或過程。（工作機(jī)械）（2）執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接作用于控制對(duì)象。（電動(dòng)機(jī)）（3）檢測(cè)裝置：用來檢測(cè)被控量，并將其轉(zhuǎn)換成與給定量相同的物理量（測(cè)速發(fā)電機(jī)）（4）中間環(huán)節(jié)：一般指放大元件。（放大器，可控硅整流功放）（5）給定環(huán)節(jié)：設(shè)定被控量的給定值。（電位器）（6）比較環(huán)節(jié)：將所測(cè)的被控量與給定量比較，確定兩者偏差量。

（7）校正環(huán)節(jié)：用于改善系統(tǒng)性能。校正環(huán)節(jié)可加于偏差信號(hào)與輸出信號(hào)之間的通道內(nèi)，也可加于某一局部反饋通道內(nèi)。前者稱為串聯(lián)校正，后者稱為并聯(lián)校正或反饋校正。二、閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）系統(tǒng)輸出量直接或簡(jiǎn)接地參予了對(duì)系統(tǒng)的控制作用（2）有負(fù)反饋環(huán)節(jié)，并應(yīng)用反饋減小或消除誤差（3）當(dāng)出現(xiàn)干擾時(shí)，可以自動(dòng)減弱其影響（4）系統(tǒng)可能工作不穩(wěn)定1.3自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類一、按數(shù)學(xué)描述形式分類：1．線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)（1）線性系統(tǒng)：用線性微分方程或線性差分方程描述的系統(tǒng)。重要性質(zhì)：滿足疊加性和齊次性當(dāng)系統(tǒng)輸入為、時(shí)，系統(tǒng)為、，則系統(tǒng)總的輸出為——疊加性當(dāng)輸入為，則輸出——齊次性（2）非線性系統(tǒng)：用非線性微分方程或差分方程描述的系統(tǒng)。重要性質(zhì)：不滿足疊加性和齊次性注意：任何的物理系統(tǒng)都是非線性的，但是在一定條件下可以將某些非線性特性線性化，近似地用線性微分方程去描述，這樣就可以按照線性系統(tǒng)來處理。

2．連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)（1）連續(xù)系統(tǒng)：系統(tǒng)中各元件的輸入量和輸出量均為時(shí)間t的連續(xù)函數(shù)。連續(xù)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可用微分方程描述，系統(tǒng)中各部分信號(hào)都是模擬量。（2）離散系統(tǒng)：系統(tǒng)中某一處或幾處的信號(hào)是以脈沖系列或數(shù)碼的形式傳遞的系統(tǒng)。離散系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以用差分方程來描述。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)就是典型的離散系統(tǒng)。二、按給定信號(hào)分類（1）恒值控制系統(tǒng)：

給定值不變，要求系統(tǒng)輸出量以一定的精度接近給定希望值的系統(tǒng)。如生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、流量、液位高度、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等自動(dòng)控制系統(tǒng)屬于恒值系統(tǒng)。（2）隨動(dòng)控制系統(tǒng)：給定值按未知時(shí)間函數(shù)變化，要求輸出跟隨給定值的變化。如跟隨衛(wèi)星的雷達(dá)天線系統(tǒng)。（3）程序控制系統(tǒng)：給定值按一定時(shí)間函數(shù)變化。如程控機(jī)床。

1.4對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求歸納為穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)特性三個(gè)方面。一、系統(tǒng)的暫態(tài)過程系統(tǒng)應(yīng)滿足暫態(tài)性能要求，當(dāng)系統(tǒng)給定量或擾動(dòng)量突然增加，輸出量也應(yīng)變化，如果系統(tǒng)沒有慣性，則可瞬間達(dá)到穩(wěn)態(tài)。但由于系統(tǒng)存在慣性，如電磁慣性、機(jī)械慣性，輸出量不可能突變，則系統(tǒng)需一個(gè)暫態(tài)過程后達(dá)到穩(wěn)態(tài)，暫態(tài)過程有以下幾種情況：

1．單調(diào)過程：

2．衰減震蕩過程

3．持續(xù)震蕩過程

4．發(fā)散震蕩過程二、穩(wěn)定性一個(gè)處于靜止或平衡工作狀態(tài)的系統(tǒng)，當(dāng)受到任何輸入（給定信號(hào)或干擾）作用后，就可能偏離原有的平衡狀態(tài)。當(dāng)作用消失后，系統(tǒng)中的狀態(tài)和輸出都能恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)的系統(tǒng)稱為穩(wěn)定的系統(tǒng)。若作用消失后，系統(tǒng)中的狀態(tài)和輸出發(fā)生增幅振蕩或單調(diào)增長(zhǎng)現(xiàn)象的系統(tǒng)稱為不穩(wěn)定系統(tǒng)。Thistemplateistheinternalstandardcoursewaretemplateoftheenterprise課程結(jié)束SWOT分析模板SWOT分析是市場(chǎng)營(yíng)銷管理中經(jīng)常使用的功能強(qiáng)大的分析工具，最早是由美國(guó)舊金山大學(xué)的管理學(xué)教授在80年代初提出來的：S代表strength(優(yōu)勢(shì))，W代表weakness(弱勢(shì))，O代表opportunity(機(jī)會(huì))，T代表threat(威脅)。市場(chǎng)分析人員經(jīng)常使用這一工具來掃描、分析整個(gè)行業(yè)和市場(chǎng)，獲取相關(guān)的市場(chǎng)資訊，為高層提供決策依據(jù)，其中，S、W是內(nèi)部因素，O、T是外部因素。它在制定公司發(fā)展戰(zhàn)略和進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手分析中也經(jīng)常被使用。SWOT的分析技巧類似于波士頓咨詢（BCG）公司的增長(zhǎng)/份額矩陣（TheGrowth/ShareMatrix），什么是SWOT分析內(nèi)部環(huán)境優(yōu)勢(shì)Strengths劣勢(shì)Weakness機(jī)會(huì)Opportunities威脅ThreatsSWOT分析傳統(tǒng)矩陣示意圖外部環(huán)境SWOT行業(yè)分析適用范圍業(yè)務(wù)單元及產(chǎn)品線分析競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手分析SWOT企業(yè)自身SBUSWOT分析SWOTSWOT企業(yè)自身SBUSWOT分析主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手SBUSWOT分析企業(yè)的內(nèi)外部環(huán)境與行業(yè)平均水平進(jìn)行比較當(dāng)選擇行業(yè)領(lǐng)域中只有少數(shù)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手時(shí)，可以考慮做SWOT組圖進(jìn)行比較SWOT分析步驟分析環(huán)境因素構(gòu)造SWOT矩陣制定行動(dòng)計(jì)劃運(yùn)用各種調(diào)查研究方法，分析出公司所處的各種環(huán)境因素，即外部環(huán)境因素和內(nèi)部能力因素。

將調(diào)查得出的各種因素根據(jù)輕重緩急或影響程度等排序方式，構(gòu)造SWOT矩陣。

在完成環(huán)境因素分析和SWOT矩陣的構(gòu)造后，便可以制定出相應(yīng)的行動(dòng)計(jì)劃。

SW優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)分析（內(nèi)部環(huán)境分析）提高公司盈利性產(chǎn)品線的寬度產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)品價(jià)格產(chǎn)品的可靠性產(chǎn)品的適用性服務(wù)的及時(shí)性服務(wù)態(tài)度……競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)可以指消費(fèi)者眼中一個(gè)企業(yè)或它的產(chǎn)品有別于其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的任何優(yōu)越的東西。需要注意的是一定要從消費(fèi)者的角度出發(fā)，尋找與競(jìng)爭(zhēng)者或行業(yè)平均水平比較，公司的產(chǎn)品與服務(wù)有什么優(yōu)勢(shì)/劣勢(shì)；而不是從公司的角度出發(fā)，衡量企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。通過一定努力，建立自身競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)引起競(jìng)爭(zhēng)者注意，開始作出反應(yīng)直接進(jìn)攻企業(yè)優(yōu)勢(shì)所在，或采取更為有力的策略競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)受到削弱，尋找新的策略增強(qiáng)自身競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)根據(jù)SW分析，公司建立并維持自身的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)企業(yè)在維持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)過程中，必須深刻認(rèn)識(shí)自身的資源和能力，采取適當(dāng)?shù)拇胧?。因?yàn)橐粋€(gè)企業(yè)一旦在某一方面具有了競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，勢(shì)必會(huì)吸引到競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的注意。而影響企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的持續(xù)時(shí)間，主要的是三個(gè)關(guān)鍵因素：（1）建立這種優(yōu)勢(shì)要多長(zhǎng)時(shí)間?（2）能夠獲得的優(yōu)勢(shì)有多大？（3）競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手作出有力反應(yīng)需要多長(zhǎng)時(shí)間？如果企業(yè)分析清楚了這三個(gè)因素，就會(huì)明確自己在建立和維持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)中的地位了。OT機(jī)會(huì)與威脅分析（外部環(huán)境分析）環(huán)境發(fā)展趨勢(shì)分為兩大類：環(huán)境威脅環(huán)境機(jī)會(huì)環(huán)境威脅指的是環(huán)境中一種不利的發(fā)展趨勢(shì)所形成的挑戰(zhàn)，如果不采取果斷的戰(zhàn)略行為，這種不利趨勢(shì)將導(dǎo)致公司的競(jìng)爭(zhēng)地位受到削弱。環(huán)境機(jī)會(huì)就是對(duì)公司行為富有吸引力的領(lǐng)域，在這一領(lǐng)域中，該公司將擁有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。OT機(jī)會(huì)與威脅分析方法一：PEST法PEST法政治／法律:經(jīng)濟(jì)社會(huì)文化技術(shù)壟斷法律環(huán)境保護(hù)法稅法對(duì)外貿(mào)易規(guī)定勞動(dòng)法政府穩(wěn)定性經(jīng)濟(jì)周期GNP趨勢(shì)利率貨幣供給通貨膨脹失業(yè)率可支配收入能源供給成本人口統(tǒng)比收入分配社會(huì)穩(wěn)定生活方式的變化教育水平消費(fèi)政府對(duì)研究的投入政府和行業(yè)對(duì)技術(shù)的重視新技術(shù)的發(fā)明和進(jìn)展技術(shù)傳播的速度折舊和報(bào)廢速度OT機(jī)會(huì)與威脅分析方法一：波特五力模型競(jìng)爭(zhēng)者供應(yīng)商客戶替代者新進(jìn)入者進(jìn)入本行業(yè)有哪些壁壘？它們阻礙新進(jìn)入者的作用有多大？本企業(yè)怎樣確定自己的地位（自己進(jìn)入或者阻止對(duì)手進(jìn)入）？購(gòu)買者轉(zhuǎn)而購(gòu)買替代品的轉(zhuǎn)移成本；公司可以采取什么措施來降低成本或增加附加值來降低消費(fèi)者購(gòu)買替代品的風(fēng)險(xiǎn)？供貨商的品牌或價(jià)格特色；供貨商的戰(zhàn)略中本企業(yè)的地位；供貨商之間的關(guān)系；從供貨商之間轉(zhuǎn)移的成本本企業(yè)的部件或原材料產(chǎn)品占買方成本的比例；各買方之間是否有聯(lián)合的危險(xiǎn)；本企業(yè)與買方是否具有戰(zhàn)略合作關(guān)系行業(yè)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)者的均衡程度、增長(zhǎng)速度、固定成本比例、本行業(yè)產(chǎn)品或服務(wù)的差異化程度、退出壁壘等，決定了一個(gè)行業(yè)內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)激烈程度構(gòu)造SWOT矩陣在構(gòu)造SWOT過程中，將那些對(duì)公司發(fā)展有直接的、重要的、大量的、迫切的、久遠(yuǎn)的影響因素優(yōu)先排列出來，而將那些間接的、次要的、少許的、不急的、短暫的影響因素排列在后面。

案例：1997年香港郵政對(duì)特快專遞業(yè)務(wù)單元做的SWOT分析SWT特快專遞服務(wù)推出較早技術(shù)支持較強(qiáng)（如電子追蹤服務(wù)以郵局為服務(wù)終端，服務(wù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣O特快專遞”過去的形象不太好認(rèn)知率不高可靠性與速度不及私營(yíng)公司私營(yíng)速遞公司多以大公司為主要客戶中小機(jī)構(gòu)、個(gè)人的需求得不到滿足，是個(gè)被忽視的市場(chǎng)香港近年經(jīng)濟(jì)不太景氣，外部環(huán)境不利速遞業(yè)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手林立，正面沖突可能招致報(bào)復(fù)制訂行動(dòng)計(jì)劃制定計(jì)劃的基本思路是：發(fā)揮優(yōu)勢(shì)因素，克服弱點(diǎn)因素，利用機(jī)會(huì)因素，化解威脅因素；考慮過去，立足當(dāng)前，著眼未來。運(yùn)用系統(tǒng)分析的綜合分析方法，將排列與考慮的各種