013年最新《自动控制》ppt课件合集 孙炳达

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1、自动控制原理（第2版）主编孙炳达(机械工业出版社、2005)课件制作孙炳达顾家蒨第一章自动控制系统的基本概念1.1自动控制的基本方式1.2闭环系统的基本组成1.3自动控制系统的分类1.4对控制系统的基本要求1.1自动控制的基本方式一、两个定义：（1）自动控制：在没人直接参与的情况下，利用控制装置使被控对象或过程自动地按预定规律或数值运行。（2）自动控制系统：能够对被控对象的工作状态进行自动控制的系统。一般由控制器(含测量元件)和控制对象组成。举例：水位控制系统水池液面控制如图所示。人工控制人工控制水池液面控制系统测量实际液面的高度ｈ00-------用眼实际液面高度ｈ0与希望液

2、面高度h1相比较-------用脑按比较的结果，即液面高度偏差的正负去决定控制-------用手液面人工控制系统的方框图如图所示。图液面人工控制系统的方框图自动控制自动控制人工控制中有三种职能作用：测量、比较和执行，而在自动控制系统中也必须有这三种。液位控制系统由以下五部分组成。被控对象-----水池测量元件-----浮子比较机构-----浮子的希望位置与实际位置之差放大机构-----提高系统的控制精度执行元件-----驱动被控对象，以改变被控制的量图液面自动控制系统二、三种基本控制方式1、开环控制方式如果系统的输出量没有与参考输入相比较如果系统的输出量没有与参考输入相

3、比较,,即系统即系统的输出与输入间不存在着反馈通道的输出与输入间不存在着反馈通道,,这种控制方式叫这种控制方式叫开环控制开环控制开环控制的优缺点开环控制的优缺点结构简单，所用元器件少结构简单，所用元器件少系统没有抗扰动功能，因而限制了系统的应用范围系统没有抗扰动功能，因而限制了系统的应用范围举例2：开环调速系统（不考虑测速反馈）工作原理：改变电位器滑动端的位置，相应地改变了电压Ug值的大小，其值经功率放大器放大后施加在直流电动机的电枢两端，由于直流电动机具有恒定的励磁电流。因此，随着电枢电压值的不同，电动机便以不同的转速带动生产机械运转。于是，改变Ug的大小，便控制了电动机转

4、速的高低。系统中，Ug是给定输入量；电动机的转速n是系统的输出量即被控量，功率放大器的电源电压波动、放大系数漂移、拖动负载的变化等，是扰动输入量。可见，系统的输出量，即电动机的转速并没有参予系统的控制。开环控制系统职能框图任何开环控制系统，从组成系统元部件的职能角度看，均可用下面的结构框图表示。2、闭环控制方式：把输出量直接或间接地反馈到系统的输入端，形成闭环，参与控制，这种系统叫闭环控制系统。即系统的输出端与输入端之间存在反馈回路。实际的闭环控制系统，都是于负反馈的形式出现。明确：为什么要采用闭环控制系统？闭环控制系统有哪些优点？闭环控制的优点自动地消弱或清除来自系统内部或外部扰

5、动对被控制量的影响举例3：闭环调速系统闭环控制系统职能框图任何闭环控制系统，从组成系统元部件的职能角度看，均可用下面的结构框图表示。3、复合控制方式开环控制+闭环控制两种结构：按输入信号补偿按扰动信号补偿1.2闭环系统的基本组成一、基本组成结构方块图如图所示基本元部件：（1）控制对象：进行控制的设备或过程。（工作机械）（2）执行机构：执行机构直接作用于控制对象。（电动机）（3）检测装置：用来检测被控量，并将其转换成与给定量相同的物理量（测速发电机）（4）中间环节：一般指放大元件。（放大器，可控硅整流功放）（5）给定环节：设定被控量的给定值。（电位器）（6）比较环节：将所测的被控量与给

6、定量比较，确定两者偏差量。（7）校正环节：用于改善系统性能。校正环节可加于偏差信号与输出信号之间的通道内，也可加于某一局部反馈通道内。前者称为串联校正，后者称为并联校正或反馈校正。二、闭环控制系统的特点（1）系统输出量直接或简接地参予了对系统的控制作用（2）有负反馈环节，并应用反馈减小或消除误差（3）当出现干扰时，可以自动减弱其影响（4）系统可能工作不稳定1.3自动控制系统的分类一、按数学描述形式分类：1．线性系统和非线性系统（1）线性系统：用线性微分方程或线性差分方程描述的系统。重要性质：满足叠加性和齐次性当系统输入为Xr1t)(、Xr2(t)时，系统为Xc1(t)、Xc2(t，)

7、则系统总的输出为Xc(t)Xc1(t)Xc2(t)——叠加性当输入为Xrt)(aXr1t)(，则输出Xc(t)aXc1(t)——齐次性（2）非线性系统：用非线性微分方程或差分方程描述的系统。重要性质：不满足叠加性和齐次性注意：任何的物理系统都是非线性的，但是在一定条件下可以将某些非线性特性线性化，近似地用线性微分方程去描述，这样就可以按照线性系统来处理。2．连续系统和离散系统（1）连续系统：系统中各元件的输入量和输出量均为时间t的连续函数。连续系统