《自动控制原理讲》ppt课件

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1、自动控制原理信息科学与技术部马亮自动控制原理自动控制系统概述12控制系统的数学模型控制系统的时域分析34*根轨迹法控制系统的频域分析56控制系统的综合与校正离散系统的理论基础78*非线性系统的理论分析第一章自动控制系统概述控制系统的基本概念1-11-21-31-4控制理论的发展历程控制系统分类控制系统的性能指标举例:液位自动控制系统目标液位大脑手臂,手—放大器M+§1-1控制系统的基本概念一、基本术语自动控制：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按一定的规律变化。如液位，炉温，轧辊辊速，带钢张力等控制

2、。自动控制系统：为实现某一控制目标，所需要的所有物理部件的有机组合称为自动控制系统。§1-1控制系统的基本概念§1-1控制系统的基本概念控制对象：（被控对象、调节对象、对象）是指被控的设备或过程。被控制量：（被调参数、输出量）是指被控制的物理量，常常是表征设备或过程的运行情况或状态，且需要加以控制的参数。给定信号：（参考输入量）设定的与被控参数期望值成比例的信号，其作用是为了保证输出量达到所要求的目标。（上例中的水槽）（上例中的实际液位）。（上例中要求的液位）。§1-1控制系统的基本概念扰动信号：（扰动输入量）是一种妨碍被控参数达到期望值的外部作用，对系统工作

3、不利。（上例中的排水量）测量信号：检测仪表的输出经变送器变换后的与被控信号实际值成比例的信号。偏差信号：给定信号与测量信号的差值信号。执行机构：传动机构+调节机构控制对象被控制量目标液位给定信号扰动信号测量信号偏差信号执行机构液位自动控制系统—放大器M+§1-1控制系统的基本概念§1-1控制系统的基本概念上例中，将系统按基本组成部分分解：水槽注水阀减速器电动机放大器电位器浮子输入输出给定信号被控量测量信号F被控对象扰动信号偏差信号执行机构二、控制系统传递方框图（二）传递方框图：将构成系统的所有环节用有向线段连接起来所构成的系统结构图。有向线段：表示信号传递，指

4、向环节的作用线表示输入，背向环节的作用线表示输出。测量信号与给定信号通过相加点叠加，符号代表信号的极性。整个系统的输出为被控参数，整个系统的输入为给定信号或扰动信号。（一）环节：构成系统的基本组成部分，用一个方块表示。§1-1控制系统的基本概念信号传递单向性；作用线只表示信号的传递方向，不表示物流方向；方框图可简可繁；尽管实际控制系统元器件各不相同，但概括起来，一般都应包括以下几个基本环节：（三）关于传递方框图的几点说明给定环节§1-1控制系统的基本概念给定环节设定被控量的给定值，如电位器，自整角机等模拟信号，还有精度更高的数字给定装置。（三）关于传递方框图的

5、几点说明给定环节比较环节§1-1控制系统的基本概念比较环节将检测到的被控量与给定量比较得到偏差信号，该信号功率较小或物理性质不同，不能直接作用执行机构，需要性能比较增加中间环节3、4。（三）关于传递方框图的几点说明给定环节比较环节校正环节§1-1控制系统的基本概念校正环节是为改善系统动态品质或稳态性能而加入的装置，它可以对偏差信号按照某种规律进行运算，如比例、积分、微分等。（三）关于传递方框图的几点说明给定环节比较环节校正环节放大环节§1-1控制系统的基本概念放大环节将偏差信号转换成适合于执行器工作的信号(功放，SCR)。注意:2、3、4合为一体→控制器。（三

6、）关于传递方框图的几点说明给定环节比较环节校正环节放大环节执行机构§1-1控制系统的基本概念（三）关于传递方框图的几点说明给定环节比较环节校正环节放大环节执行机构被控对象执行机构直接作用于控制对象（调节机构、传动装置、电机）。§1-1控制系统的基本概念控制对象要控制的机器，设备或生产过程(水槽→控制量水位；炉体→炉温；轧辊→辊速压下量......)。（三）关于传递方框图的几点说明给定环节比较环节校正环节放大环节执行机构被控对象检测装置§1-1控制系统的基本概念检测装置检测被控制量并转换成与给定量同物理量信号，要求：精度高、反映灵敏、性能稳定的传感器(光电码盘、

7、热电偶等)。（三）关于传递方框图的几点说明给定环节比较环节校正环节放大环节执行机构被控对象检测装置§1-1控制系统的基本概念主反馈：输出量引回到输入端的反馈为主反馈。局部反馈：在正向通道里，后面环节的输出对前面环节的返回影响称为局部反馈。1275634输入输出注意：主反馈一定是负反馈，局部反馈可正可负。§1-1控制系统的基本概念综上所述，控制系统的工作原理可归纳如下：（1）通过测量元件检测输出量的实际值。（2）将输出量的实际值与给定值进行比较，得到偏差信号。（3）用偏差产生控制调节作用去消除偏差。注意，研究控制系统应首先解决以下四个问题：（1）控制目的（2）受

8、控对象（3）被控制量（4）输出信号的检