【7A文】自动控制原理-自动控制理论.ppt

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1、自动控制原理教材：《自动控制原理》顾树生、王建辉主编,冶金工业出版社主要参考书：《自动控制原理》吴麒主编，清华大学出版社《自动控制理论》蔡尚峰主编，机械工业出版社《自动控制原理》李友善主编，国防工业出版社《反馈控制系统分析与设计——MATLAB语言应用》薛定宇著，清华大学出版社教材及参考文献目录该课程与其它课程的关系自动控制原理电机与拖动模拟电子技术线性代数微积分（含微分方程）复变函数、拉普拉斯变换电路理论大学物理（力学、热力学）电力电子技术各类控制系统课程自动控制理论古典控制理论（20世纪40年代）现代控制理论（20世纪60年代）智能控制理论（20

2、世纪70年代）第一章自动控制系统的基本概念自动控制自动控制是在没有人的直接干预下，利用物理装置对生产设备和工艺过程进行合理的控制，使被控制的物理量保持恒定，或者按照一定的规律变化，例如矿井提升机的速度控制、轧钢厂加热炉温度的控制，等等。自动控制系统自动控制系统是为实现某一控制目标所需要的所有物理部件的有机组合体。专业术语被控对象给定量或控制量扰动量输出量或被控量开环控制闭环控制图1-1温度控制系统1-控制器（自耦变压器）2-被控对象（电阻炉）1.1开环控制系统与闭环控制系统1.1.1开环控制系统例1-1.温度控制系统图1-2开环控制结构图1-控制器（自耦变压

3、器）2-被控对象（电阻炉）信号线环节分支点相加点结构图中的符号±开环控制：控制系统的输出量对系统没有控制作用。特点：输入量与输出量一一对应。信号传递是单方向的，即只有输入量对输出量产生控制作用。系统没有抗干扰能力。1.1.2闭环控制系统图1-3炉温闭环控制系统图1-热电偶2-加热器例1-2.炉温闭环控制系统图1-4闭环控制结构图1-控制器2-控制对象3-检测装置前向通道反向通道闭环控制：闭环控制是把系统的输出量检测出来，经过物理量的转换，再反馈到系统的输入端去与给定量进行比较（形成偏差），利用偏差量作为控制信号来纠正偏差。特点：输入量与输出量一一对应。信号传

4、递是双方向的：既有输入量对输出量的作用，又有输出量对输入量的作用。系统具有抗干扰能力。1.2闭环控制系统的组成和基本环节1-给定环节；2-比较环节；3-校正环节；4-放大环节；5-执行机构；6-被控对象；7-检测装置1.3自动控制系统类型线性和非线性系统连续数据系统和离散数据系统恒值系统、随动系统和程序控制系统1.4自动控制系统的性能指标稳定性暂态性能指标稳态性能指标暂态性能指标暂态性能指标最大超调量上升时间过渡过程时间或调节时间振荡次数小结开环控制系统结构简单、稳定性好，但不能自动补偿扰动对输出量的影响。当系统扰动量产生的偏差可以预先进行补偿或影响不大时，

5、采用开环控制是有利的。当扰动量无法预计或控制系统的精度达不到预期要求时，则应采用闭环控制。闭环控制系统具有反馈环节，它能依靠反馈环节进行自动调节，以克服扰动对系统的影响。闭环控制可以提高系统的精度，但是闭环使系统的稳定性变差，需要重视并加以解决。自动控制系统通常由给定环节、检测环节、比较环节、放大元件、被控对象、和反馈环节等部件组成。系统的作用量和被控量有：给定量、反馈量、扰动量、输出量和各中间变量。结构图（又称方框图、方块图）可直观地表达系统各环节（或各部件）间的连接关系，可以表达各种作用量和中间变量的作用点和信号传递情况以及它们对输出量的影响。在不同输入

6、量作用下，对系统的输出量的要求，揭示出反馈控制系统的本质特征：输出跟随输入。对自动控制系统的性能指标要求有：稳定性——系统能工作的首要条件；快速性——用系统在暂态过程中的响应速度和被控量的波动程度描述；准确性——用稳态误差来衡量。