水箱水位自动控制系统方案

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1、1自动控制原理办公室：科技馆701室/3202室电子邮箱：jingang107@sohu.com网络教学平台:2009jingang密码：123烟台大学光电信息学院晋刚2胡寿松.自动控制原理简明教程.科学出版社教材3参考书4参考书程鹏.自动控制原理.高等教育出版社吴麒.自动控制原理.清华大学出版社戴忠达.自动控制理论基础.清华大学出版社文锋.自动控制理论.中国电力出版社刘坤.MATLAB自动控制原理习题精解.国防工业出版社。5几点要求纪律：考勤；手机；课堂纪律；欢迎任何形式的意见和建议。作业：认真、独立完成；考核

2、：考试成绩+平时成绩；6第一章控制系统导论§1-1自动控制的基本原理§1-2自动控制系统示例§1-3自动控制系统的分类§1-4自控系统的基本要求§1-5本课程主要内容7§1-1自动控制的基本原理1.1.1自动控制技术及其应用1.自动控制:就是在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（控制装置），使机器、设备或生产过程（控制对象）的某个工作状态或参数（被控量）自动地按照预定的规律运行。如：数控车床、无人驾驶飞机、空调、全自动洗衣机等8(1)人工控制（水箱水位人工控制系统）观测实际水位，将实际水位与要求的水位值

3、相比较，得出两者偏差。根据偏差的大小和方向调节进水阀门的开度，即当实际水位高于要求值时，关小进水阀门开度，否则加大阀门开度以改变进水量，从而改变水箱水位，使之与要求值保持一致。9(2)自动控制（水箱水位自动控制系统）浮子：测量作用连杆：比较作用放大器伺服电动机调节作用减速器阀门：执行元件作用10当实际水位低于要求水位时，电位器输出电压值为正，且其大小反映了实际水位与水位要求值的差值，放大器输出信号将有正的变化，电动机带动减速器使阀门开度增加，直到实际水位重新与水位要求值相等时为止。水位自动控制的目的：使偏差消除或

4、减小，使实际水位达到要求的水位值。11空调、冰箱自动调节温度等数控车床按预定程序自动切削工作人造卫星准确进入预定轨道并回收无人驾驶飞机按照预定航线自动升降飞行工业、农业、交通、通信、生物、医学、环境、经济管理和其它许多社会生活领域中2.自动控制系统在生产生活中应用121.1.2自动控制理论1.自动控制理论：研究自动控制共同规律的技术学科。2.自动控制理论的发展：第一阶段：经典控制理论的产生、发展和成熟；第二阶段：现代控制理论的兴起和发展；13（1）经典控制理论控制理论的发展初期，是以反馈理论为基础的自动调节原理，

5、主要用于工业控制。第二次世界大战期间，为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪、火炮定位系统、雷达跟踪系统等基于反馈原理的军用装备，进一步促进和完善了自动控制理论的发展。141868年，马克斯威尔（J.C.Maxwell）提出了低阶系统的稳定性代数判据。1895年，数学家劳斯（Routh）和赫尔威茨（Hurwitz）分别独立地提出了高阶系统的稳定性判据，即Routh和Hurwitz判据。二战期间（1938-1945年）奈奎斯特（H.Nyquist）提出了频率响应理论；1948年，伊万斯（W.R.Evans）提出了根轨迹

6、法。至此，控制理论发展的第一阶段基本完成，形成了以频率法和根轨迹法为主要方法的经典控制理论。15经典控制理论的基本特征：主要用于线性定常系统的研究，即用于常系数线性微分方程描述的系统的分析与综合；只用于单输入，单输出的控制系统；只讨论系统输入与输出之间的关系，而忽视系统的内部状态，是一种对系统的外部描述方法。16反馈控制是一种最基本最重要的控制方式。引入反馈信号后，系统对来自内部和外部干扰的响应变得十分迟钝，从而提高了系统的抗干扰能力和控制精度。与此同时，反馈作用又带来了系统稳定性问题，正是这个曾一度困扰人们的系

7、统稳定性问题激发了人们对反馈控制系统进行深入研究的热情，推动了自动控制理论的发展与完善。因此从某种意义上讲，古典控制理论是伴随着反馈控制技术的产生和发展而逐渐完善和成熟起来的。17（2）现代控制理论经典控制理论的局限性:由于经典控制理论只适用于单输入、单输出的线性定常系统，只注重系统的外部描述而忽视系统的内部状态。随着航天事业和计算机的发展，20世纪60年代初，在经典控制理论的基础上，以线性代数理论和状态空间分析法为基础的现代控制理论迅速发展起来。18现代控制理论在数学工具、理论基础和研究方法上不仅能提供系统的外

8、部信息（输出量和输入量），而且还能提供系统内部状态变量的信息。对线性系统或非线性系统，定常系统或时变系统，单变量系统或多变量系统，都是一种有效的分析方法。1920目前发展：跨越学科界限，向以控制论、信息论、仿生学为基础的智能控制理论深入。智能控制理论被誉为最新一代的控制理论。智能控制代表性理论：模糊控制、神经网络控制、遗传算法、混沌控制、小波理论、拟人化智能控制、博奕论等