控制系统的构成和分类

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1、自动控制的结构和一般概念1自动控制系统示例2自动控制系统的基本结构3闭环控制和开环控制4自动控制系统的分类5系统、信息与控制6人类两大基本活动例1串联型稳压电源整流滤波稳压又称为电压调节器voltageregulator因为VO=VI-VR，当VI↑，引起Vo↑,调节R↑，则VR↑，Vo↓.如果IL↑，引起Vo↓,调R↓，VR↓，则Vo↑.所以调R,改变VR使输出电压稳定.稳压部分实际稳压电路结构比较放大基准电压输出采样基准是要求的给定值输出是随时的检测值通过比较放大得出控制量控制晶体管得导通程度改变了它上得电压自动控制

2、输出电压不变。+A+—R3R1R2R例2热水供应系统的自动控制飞船靠其发动机产生一与月球重力方向相反的推力u(t)，以使飞船在月球表面实现软着陆，要求发动机推力的控制规律，并使燃料的消耗最少。设飞船质量为m(t)，高度为h(t)，垂直速度为v(t)，发动机推力为u(t)，月球表面的重力加速度为常数g。设不带燃料的飞船质量为M，初始燃料的总质量为F．初始高度为h0，初始的垂直速度为v0，那么飞船的运动方程式可以表示为：初始条件终端条件约束条件达到最大值例3月球软着落问题0速度到地面2.自动控制系统的基本结构：四部分五个量自

3、动控制系统的基本结构设定值r﹣控制器执行器被控对象测量、变送被控变量y反馈量偏差e控制变量u控制系统的基本组成被控对象：被控制的目标对象部分控制器:根据一定的控制规律得出控制量的部分执行器：按控制量直接推动被控对象的部分。测量反馈：测量被控制的物理量并转换送回与要求比较;给定量：给出的与期望被控量相对应的系统输入量。被控制量：期望按照目标要求变化的系统输出量。偏差：实际测量值和期望值之间的误差。控制量：控制器输出的量值。反馈量：经测量和变换送回输入端的量值。比较环节：把测量元件检测的被控量实际值与给定元件给出的参据量进行

4、比较，求出它们之间的偏差。1自动控制通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定要求进行。2系统由一些元、部件有机构成的具有一定功能的整体。43信息伴随任何事物及其运动过程的一种可记录形式。给定值输出量典型开环控制的方框图控制器被控制对象扰动输出量受控对象控制装置(电源)输入量(温度)扰动量开关电炉恒温箱加热电阻丝炉温开环控制系统方框图控制方式：按给定值操纵。信号由给定值至输出量单向传递。一定的给定值对应一定的输出量。系统的控制精度取决于系统事先的调整精度。多用于系统结构参数稳定和扰动信号较弱的场合.开环控制系统特点：信号从

5、输入到输出无反馈,单向传递.结构简单.控制精度不高,无法抑制扰动.例:直流电动机转速开环控制系统。输出量对输入量没有影响的系统称为开环系统二、闭环控制图示:人工电动机转速闭环控制系统反馈控制任务：保持工作机械恒速运行.控制过程：反馈：输出量送回至输入端并与输入信号比较的过程负反馈：反馈的结果削弱使原输入信号的效果典型闭环系统方框图闭环控制:是指控制器与控制对象之间既有顺向作用有反向联系的控制过程。特点:输出影响输入，所以能削弱或抑制干扰；低精度元件可组成高精度系统；因为可能发生超调，振荡，所以稳定性很重要闭环控制系统的术

6、语和定义输出量环节名称（或特性）输入量(a)(-)(b)re=r-bb(c)c引出点cc闭环控制系统的方框图方框图的组成：扰动被控量偏差信号(-)参考输入信号r(t)调节器(或控制器)u(t)受控系统e(t)c(t)反馈信号控制量给定控制环节放大元件执行机构受控对象反馈装置(测量元件)1.4自动控制系统的分类开环控制闭环控制(反馈控制)复合控制按控制方式分机械系统——恒张力系统电气系统机电系统——全自动照相机，光机电结合液压系统——伺服液压缸，汽车发动机，大型的仿真模拟台气动系统生物系统按元件类型分按系统功用分温度控制

7、系统压力控制系统位置控制系统线性系统非线性系统连续系统定常系统时变系统确定性系统不确定性系统按系统性能分离散系统恒值控制系统随动系统程序控制系统按参据量变化规律分也称镇定系统。输出量以一定的精度等于给定值，而给定值一般不变化或变化很缓慢，扰动可随时变化的系统称为恒值系统，在生产过程中，这类系统非常多。例如，冶金部门的恒温系统，石油部门的恒压系统等。1-3典型控制系统恒值系统：例电站锅炉空气预热器密封间隙控制系统系统通过间隙传感器实时测量出密封间隙值并送入计算机，与设定值比较后，发出控制指令至电动机提升机构，调整密封

8、板的位置，达到维持密封间隙值恒定的目的。输出量能以一定精度跟随给定值变化的系统称随动系统（伺服系统），又称为跟踪系统。这类系统的特点是系统的给定值变化规律完全取决于事先不能确定的时间函数。例如，火炮系统，卫星控制系统等。随动系统：自动控制系统的被控制量如果是根据预先编好的程序进行控制的系统称程序控制系统。例如，炼钢炉