自动控制原理复习ppt教学课件

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1、考试时间：12月26号考试地点：东四附201考试形式：闭卷，大题计算器、铅笔、橡皮2021/9/25自动控制在没有人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程自动的按照预定的规律运行。自动控制系统是指能够对被控对象的工作状态进行自动控制的系统，它由被控对象和控制装置组成。2021/9/25被控量：系统的输出，是一种被测量和被控制的量值或状态控制量：也称操纵量，是一种由控制器改变的量值或状态影响被控量（通常为系统的输出量）的值对系统的被控量的值进行测量，并且使控制量作用于系统，以修正或限制测量值对期望值的偏离参考输入：人为给定，使系统具有预定性能或预定输出的激发信号它代表输出的

2、希望值又称为给定输入、给定值、期望输出等反馈：将系统（或环节）的输出量经变换、处理送到系统（或环节）的输入端。2021/9/25偏差：给定输入量与主反馈量之差误差：是指系统输出量的实际值与希望值之差系统希望值是理想化系统的输出，实际很难达到，因此用与控制输入量有一定比例关系的信号来表示在单位反馈情况下，希望值就是系统的输入量，误差量就等于偏差量扰动：是一种对系统的输出量产生不利影响的信号扰动产生在系统的内部，称为内部扰动扰动产生在系统的外部，则称之为外部扰动。外部扰动也是系统的输入量控制量与扰动：通过调整控制量使得被控制量按照希望的规律变化扰动能影响被控制量变化，但是不被控制自

3、动控制系统分析确定系统功能系统是干什么的，一般题干会给出由系统功能确定被控量和被控对象，量是一个值对象是一个物体，物体“表现”了值由系统功能确定输入量输入量与输出量相关，或是同类性质的量，或以其它形式体现，但可通过转换得到输出控制量：能够被控制（改变系统参数，可使其值发生变化）调整控制量使被控制量按照希望的规律变化，以修正或限制测量值对期望值的偏离控制量与参考输入息息相关，有时为同一值自动控制系统分析扰动：能影响被控制量变化，不能被控制扰动往往只与被控制量产生联系控制器：除了被控制对象之外的各个部分的组合给被控制对象适当的控制来完成特定任务往往包括测量元件、比较元件和执行元件等

4、反馈部分：可测量输出值，并与输入比较大多数情况与输入和输出都直接连接2021/9/25自动控制系统举例系统功能：液位控制系统被控量：液位高度被控对象：水池参考输入：希望水位设定值（A点的位置）控制量：希望水位设定值（A点的位置）扰动：Q2控制器：减速器、放大器、浮子2021/9/25线性/非线性系统连续/离散性系统定常/时变性系统确定/不确定系统按控制方式分按被控对象分按系统性能分按给定值变化规律分按系统功用分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复合控制：闭环反馈为主，开环补偿为辅恒值系统随动系统程序控制系统运动控制系统过程控制系统温度控制系统压力控制

5、系统位置控制系统1.3控制系统的分类2021/9/25控制系统分析系统输出量和反馈量总是迟于输入量的变化——控制系统含有储能元件输入量发生变化，输出量从原平衡状态到新的平衡状态总要经历一定时间暂态过程：在输入量的作用下，系统的输出量由初始状态达到最终稳态的中间变化过程，又称为瞬态过程，动态过程，过渡过程稳态过程：过渡过程结束后的输出响应2021/9/25暂态过程特点:下图中,(a)、(b)非周期振荡；(c)发散振荡；(d)、(e)收敛振荡；(f)等幅振荡。tnn1(a)0(b)nt0n0n1t0n(c)n0t(e)n1n0t(d)n0n1n0t(f)2021/9/25对控制系统

6、的要求:稳定性（稳）是保证控制系统正常工作的先决条件。快速性（快）动态性能，有指标。准确性（准）稳态（过渡结束后的）值应尽量与期望值一致。2021/9/25微分方程（或差分方程）（时域）传递函数（或结构图）（复域）频率特性（频域）状态空间表达式（或状态模型）常用数学模型2021/9/25由数学模型求取系统性能指标的主要途径求解观察线性微分方程性能指标传递函数时间响应频率响应拉氏变换拉氏反变换估算估算计算傅氏变换S=jω频率特性2021/9/25线性微分方程对单输入、单输出的线性定常系统，采用下列微分方程来描述。y(n)(t)+an-1y(n-1)(t)+…+a0y(t)=bmx

7、(m)(t)+bm-1x(m-1)(t)+…+b0x(t)其中：y(t)为系统输出量，y(I)表示输出的I阶导数x(t)为系统输入量，x(I)表示输入的I阶导数2021/9/25１、根据系统情况，确定输入和输出量；２、从输入端开始，按照信号的传递顺序，根据各变量所遵循的物理定律，列写出各元器件的动态方程，一般为微分方程组；３、消去中间变量，写出输入、输出变量的微分方程；４、微分方程标准化。建立微分方程的一般步骤：电气系统基尔霍夫电流定律基尔霍夫电压定律机械系统牛顿第二定律牛顿转动定律2021