自动控制原理ppt课件

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1、自动控制原理一.自动控制要解决的基本问题自动控制是使一个或一些被控制的物理量按照另一个物理量即控制量的变化而变化或保持恒定，一般地说如何使控制量按照给定量的变化规律变化，就是一个控制系统要解决的基本问题。控制的定义自动控制：在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（控制装置或控制器），使用机器、设备或生产过程（被控对象）的某个工作状态或参数（被控量）自动地按照预定的规律运行。.自动控制技术的作用1.自动控制技术的应用不仅使生产过程实现了自动化，极大地提高了劳动生产率，而且减轻了人的劳动强度。2.自

2、动控制使工作具有高度的准确性，大大地提高了武器的命中率和战斗力，例如火炮自动跟踪系统必须采用计算机控制才能打下高速高空飞行的飞机。3.某些人们不能直接参与工作的场合就更离不开自动控制技术了，例如原子能的生产、火炮或导弹的制导等等。§2开环控制和闭环控制一.开环控制控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制。开环控制系统EK电源开关进料出料液位控制闭环控制开环控制炉温控制阀手臂,手人眼输入信号大脑人眼输出信号用自动装置代替人工操作二.闭环控制*闭环控制将系统的被控变量反馈到输入端，并与参考输入

3、相比较，产生一个误差信号加到控制器上使输出改变，从而减少系统误差，到达实现精确控制的目的。闭环控制系统实际的控制系统按有无反馈作用来界定开环和闭环反馈：输出量送回至输入端并与输入信号比较的过程负反馈：反馈的信号是与输入信号相减而使偏差越来越小三.开环控制与反馈控制的比较开环优点:系统结构简单，调试容易，当输入信号和扰动能预先知道时，控制效果较好。缺点：不能自动修正被控制量的偏离，系统的元件参数变化以及外来的未知扰动对控制精度影响较大，抗干扰能力差。闭环优点：具有自动修正被控制量出现偏离的能力，可以修正元

4、件参数变化以及外界扰动引起的误差，控制精度高，抗干扰能力强。缺点：被控量可能出现振荡，甚至发散。常用的控制框图（自动控制系统示例）一、速度控制系统速度控制系统的方框图控制器设定温度与冰箱比较，产生偏差值，当偏差电压达到使继电器接通时，压缩机工作，将蒸发器中高温低压气态制冷液送制冷却器散热，降温后的低温低压制冷液压缩成高压液态进入蒸发器，急速降压扩散成气体，吸收箱体内热量，使冰箱温度下降，如此循环操作，使箱体温度达到希望温度，此时继电器断开，压缩机停止工作。二、家用电冰箱温控系统冰箱恒温系统的方框图三、锅

5、炉液位控制系统当蒸汽的耗汽量与锅炉进水量相等时，液位保持在正常标准值。当锅炉给水量不变，而蒸汽负荷发生变化时，液位也相应发生变化；或者当蒸汽负荷不变，而给水管道水压发生变化时，引起锅炉液位发生变化。但只要实际液位高度与正常给定液位之间出现偏差时，调节器均应立即进行控制，去开大或者关小给水阀门，使液位恢复到给定值。锅炉液位控制系统的方框图四、电炉温度控制系统电阻丝通过晶闸管主电路加热，炉温期望值预先设定，炉温实际值由热电偶检测，并转换成电压，经放大、滤波后，由A/D转换后送入计算机，并与所设置的期望温度进

6、行比较，产生偏差信号，计算机根据控制算法计算相应控制量，再经D/A转换成电流，通过触发器控制晶闸管导通角，从而改变电阻丝中电流大小，达到控制炉温的目的。电炉温度控制系统的方框图§3控制系统的类型一按输入信号分类：定值控制系统伺服系统（随动系统）程序控制系统二按系统是否满足叠加原理线性系统与非线性系统三按系统控制器是否采用计算机计算机（数字）控制系统与模拟系统四按控制对象的范畴运动控制系统与过程控制系统五按系统参数是否随时间变化时变系统和定常系统注：本课程主要研究线性定常系统描述系统输入、输出变量以及内部

7、各变量之间关系的数学表达式数学模型建模方法解析法（机理分析法）根据系统工作所依据的物理定律列写运动方程实验法（系统辨识法）给系统施加某种测试信号，记录输出响应，并用适当的数学模型去逼近系统的输入输出特性例　试绘制无源网络的结构图应用复阻抗概念，根据基尔霍夫定律写出以下方程：    按照上述方程可分别绘制相应元件的方框如图。然后，用信号线按信号流向依次将各方框连接起来，便得到无源网络的结构图。4、信号流图的绘制(1)由系统微分方程绘制信号流图；微分方程先拉氏变换，指定系统变量，按因果关系排列，连成信号流

8、图。例：试绘制RC无源网络的信号流图。设电容初始电压为U1(0)。    解由基尔霍夫定律，列写微分方程式如下：对变量Ui(s)，Ui(s)-U0(s)，I1(s)，I2(s)，I(s)，U0(s)及U1(0)分别设置七个节点；然后，用相应增益的支路将个节点连接起来，便得到RC无源网络的信号流图。第四章根轨迹要点1．掌握和理解根轨迹方程、幅角和幅值条件；2．能熟练的绘制常规根轨迹和广义根轨迹；3．能根据系统的根轨迹分析系统的稳定性、稳态特