自动控制原理学习包

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1、《自动控制原理》第一章自动控制概论1、教学目的:掌握自动控制系统组成结构和基本要素，理解自动控制的基本控制方式和对系统的性能要求，了解一些实际自动控制系统的控制原理。2、基本要求：掌握基本概念：自动控制、反馈、控制系统的构成。要求初步了解如何由系统原理图形成系统的原理方块图及判别控制方式的方法。要求初步了解本门课程的意义与作用。一、自动控制的任务通常，在自动控制技术中，把工作的机器的设备称为被控对象，把表征这些机器设备工作状态的物理参量称为被控量，而对这些物理参量的要求值称为给定值或希望值（或参考输入）。则控制的任务可概括为

2、：使被控对象的被控量等于给定值。下面通过具体例子来说明自动控制和自动控制系统的概念。图1-1水位自动控制系统水位自动控制系统：控制任务：维持水箱内水位恒定；控制装置：气动阀门、控制器；受控对象：水箱、供水系统；被控量：水箱内水位的高度；给定值：控制器刻度盘指针标定的预定水位高度；测量装置：浮子；比较装置：控制器刻度盘；干扰：水的流出量和流入量的变化都将破坏水位保持恒定；由此可见：自动控制即没有人直接参与的控制，其基本任务是：在无人直接参与情况下，只利用控制装置操纵被控对象，使被控制量等于给定值。自动控制系统：指能够完成自动控

3、制任务的设备，一般由控制装置和被控对象组成。二、自动控制的基本方式61图1-2自动控制方框图在上图中，除被控对象外的其余部分统称为控制装置，其必须具备以下三种职能部件。测量元件：用以测量被控量或干扰量。比较元件：将被控量与给定值进行比较。执行元件：根据比较后的偏差，产生执行作用，去操纵被控对象。　　　　　　　参与控制的信号来自三条通道，即给定值、干扰量、被控量。下面根据不同的信号源来分析自动控制的几种基本控制方式：按给定值操纵的开环控制；按干扰补偿的开环控制；按偏差调节的闭环控制。1、按给定值操纵的开环控制开环控制——系统的

4、输出端与输入端之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影响。图1-3按给定值操纵的系统原理方块图图1-4炉温控制系统的原理图图1-5炉温控制系统的原理方框图按给定值操纵的开环控制：特点：控制装置只接受给定值来控制受控对象的被控量。优点：控制系统结构简单，相对来说成本低。缺点：61对可能出现的被控量偏离给定值的偏差没有任何修正能力，抗干扰能力差，控制精度不高。2、按干扰补偿的开环控制定义：利用干扰信号产生控制作用，以及时补偿干扰对被控量的直接影响。图1-6按干扰补偿的系统原理方框图特点：只能对可测干扰进行补偿，不可测干扰

5、以及受控对象、各功能部件内部参数变化对被控量的影响，系统自身无法控制。适用于：存在强干扰且变化比较剧烈的场合。图1-7水位高度控制系统原理图图1-8水位高度控制系统原理方框图3、按偏差调节的闭式控制特点：通过计算被控量和给定值的差值来控制被控对象。优点：可以自动调节由于干扰和内部参数的变化而引起的变动。图1-9按偏差调节的系统原理方块图4、复合控制图a按输入作用补偿61图b按扰动作用补偿三、对控制系统的性能要求定义：通常将系统受到给定值或干扰信号作用后，控制被控量变化的全过程称为系统的动态过程。工程上常从稳、快、准三个方面来

6、评价控制系统。稳：指动态过程的平稳性快：指动态过程的快速性准：指动态过程的最终精度稳----指动态过程的平稳性图1-12控制系统动态过程曲线如上图，系统在外作用作用下，输出逐渐与期望值一致，则系统稳定的，如曲线１所示；反之，输出如曲线２所示，则系统是不稳定的。快----指动态过程的快速性图1-14系统快速响应曲线快速性即动态过程进行的时间的长短。过程时间越短，说明系统快速性越好，反之说明系统响应迟钝。如曲线２所示。稳和快反映了系统过渡过程的性能的好坏。既快又稳，表明系统的动态精度高；准----是指系统在动态过程结束后，其被控

7、量（或反馈量）对给定值的偏差而言，这一偏差称为稳态误差，是衡量稳态精度的指标，反映了系统后期稳态的性能。以上分析的稳、快、准三方面的性能指标由于被控对象的具体情况不同，各系统要求有所侧重。而且同一个系统的稳、快、准的要求是相互制约的。61第一章复习名词解释1、自动控制：在没有人的直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，使被控量按给定值变化，则称自动控制。2、超调量δ﹪：指单位阶跃响应曲线中，稳态值的最大超出量与稳态值之比反映了系统响应过渡阶段的平稳性。3、主导极点：动控制系统分析中，离虚轴最近的(且其附近没有零点的)4、

8、闭环极点，对系统的影响最大，称之为主导极点。它可能是实数极点，也可能是复数极点。5、开环控制——系统的输出端与输入端之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影响。简答1、按给定值操纵的开环控制有哪些优缺点？优点：控制系统结构简单，相对来说成本低。缺点：对可能出现的被控量偏离给定值的偏