《反馈控制系统概念》PPT课件

《《反馈控制系统概念》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第一章反馈控制系统的基本概念§1-1引言◎§1-2自动控制系统的基本方式◎§1-3反馈控制系统的概念◎§1-4自动控制系统的性能要求◎ST§1-1引言所谓自动控制，是指在没有人参与的情况下利用控制器使被控对象（即生产设备或生产过程）自动地按预定的规律运行。包括参数控制和程序控制例如：（1）锅炉水位和压力保持在规定的范围或设定值上；（2）船舶的舵角按发出的舵令变化；（3）柴油主机的起动按规定的操作规程进行；（4）分油机的排渣过程按预定的程序进行。ST§1-2自动控制的基本方式1.开环控制系统Fig.1-

2、1◎控制系统的输出对系统的控制作用没有影响。(1)按给定值进行控制(2)按扰动补偿进行控制2．闭环控制系统Fig.1-2◎控制系统的输出对系统的控制作用有影响，即控制器的输出作用于控制对象，控制对象的输出（系统的输出）将送回到控制器，控制器根据偏差进行控制。因此，又称为反馈控制。ST§1-2自动控制的基本方式3．复合控制Fig.1-3◎在一个控制系统中同时采用开环控制和闭环控制。开环控制——粗调闭环控制——细调ST§1-3反馈控制系统的概念ST反馈控制系统的组成◎反馈控制系统的结构方框图◎反馈控制系统

3、的分类◎1.反馈控制系统的组成控制对象：被控制的设备或过程（冷却器）。系统的输出就是指被控对象的输出（或称被控量）。控制器（或称调节器）：根据偏差按一定规律输出控制量，送至执行机构。它有两个输入，即设定值输入和测量值输入。偏差=设定值－测量值3.执行器（执行机构）：接受控制器送来的控制信号，驱动调节机构，作用于被控对象。4.测量变送器（测量单元）：将被控对象的物理输出量，即被控量转换为标准信号输出（也称测量输出），送到调节器，作为反馈信号。STFig.1-5a◎2.反馈控制系统的结构框图特点：（1）信

4、号传递的单向性；（2）闭合回路（闭环系统）；（3）负反馈：反馈通道的信号与前向通道的信号相减。反之，则为正反馈。（4）控制单元根据偏差进行控制，因此又称偏差驱动。Fig.1-6◎若控制单元、测量单元和执行单元合为一体，则称为基地式控制仪表；若三者分开，则称为组合式控制仪表。ST3.反馈控制系统的分类1.按给定值的形式：（1）定值控制；（2）程序控制；（3）随动控制。2.按动作方式：（1）连续控制；（2）断续控制（双位控制或多位控制）3.按控制精度：（1）有差调节；（2）无差调节4.按变量数：（1）单变

5、量控制；（2）多变量控制5.按系统性质：（1）线性控制系统；（2）非线性控制系统6.按应用理论：（1）基于经典理论的控制；（2）基于现代控制理论的控制（最优控制、自适应控制）；（3）智能控制（模糊、神经、专家、自学习控制）ST§1-4自动控制的性能指标ST1．自动控制系统的稳态和动态稳态——被控量不随时间而变化的平衡状态（也称静态）动态——被控量随时间而变化的不平衡状态（也称瞬态）稳态（平衡）动态过程扰动变化平衡破坏控制作用克服扰动影响新稳态（平衡）§1-4自动控制的性能指标ST2．自动控制系统的过渡

6、过程自动控制系统在动态过程中被控量随时间而变化的过程，或者说是从一个平衡态过渡到另一个平衡态的过程。Fig.1-8◎根据过渡过程的特点，控制系统可分为：（1）发散过程（2）等幅振荡过程Fig.1-14◎（3）衰减过程（4）非周期过程其中，（1）、（2）称为不稳定过程；（3）、（4）称为稳定过程。3．自动控制系统的典型输入信号为便于系统分析，定义几种常见的系统输入信号：（1）阶跃输入：Fig.1-9◎（2）速度输入：Fig.1-10◎（3）加速度输入：Fig.1-11◎（4）脉冲输入：Fig.1-12◎

7、（5）正弦输入：Fig.1-13◎其中，阶跃输入对系统的工作最为不利。§1-4自动控制的性能指标ST4．自动控制系统过渡过程的性能要求方法：给系统施加阶跃输入，得到系统过渡过程曲线，分析系统过渡过程的各项性能指标。采用阶跃输入的原因：（1）信号的阶跃变化在实际中比较常见（近似的阶跃变化）；（2）阶跃信号的数学处理比较简单；（3）阶跃输入对系统的工作最为不利。评定系统过渡过程性能指标的三个方面：（1）稳定性；（2）准确性；（3）快速性。§1-4自动控制的性能指标ST4．自动控制系统过渡过程的性能要求1）

8、过渡过程评定指标（1）稳定性：系统受到扰动之后能够恢复到稳定状态的能力。实际控制系统，至少要求是率减过程或非周期过程，以率减为佳。评定指标：衰减率φ，衰减比N（a）定值控制系统：给定值不变，外部扰动发生阶跃变化；fig.1-15◎（b）随动控制系统：假定外部扰动不变，给定值阶跃变化。fig.1-16◎§1-4自动控制的性能指标ST4．自动控制系统过渡过程的性能要求（2）准确性：被控量偏离给定值的程度评定指标：（a）定值控制系统：最大动态偏差emax；静态