《自动控制原理基础》PPT课件.ppt

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1、第一章自动控制原理基础第一节自动控制的基本概念一、基本概念1、人工控制与自动控制人工控制：控制任务由人工操作完成。自动控制：在没有人直接参与的情况下，利用自动控制装置使被控制对象(如机器、生产过程)的某一物理量(或工作状态)自动地按照预定的规律运行(或变化)。2、自动控制系统的组成控制对象自动控制设备：测量变送器：眼调节器：脑执行器：手3、术语测量变送器：调节器：执行器：执行机构调节机构被控对象：指被控制的生产设备或生产过程。被调量：表征生产过程是否正常而需要控制的物理量。给定值：根据生产工艺要求，被控量应

2、该达到的数值。调节量：由控制作用来改变,以控制被控量的变化,使被控量恢复为给定值的物理量。扰动：引起被控量偏离其给定值的各种原因。二、自动控制系统的分类（一）按系统的结构分类：1、前馈控制系统：根据扰动进行控制，也称为开环控制系统2、反馈控制系统：根据偏差进行控制，也称为闭环控制系统3、前馈—反馈控制系统：在反馈控制的基础上加入主要扰动的前馈控制注：前馈反馈比较前馈按扰动调及时不精确只对被前馈量有用反馈按偏差调不及时精确对所以进入闭环的扰动均有作用（二）按给定值的变化规律分类1、定值控制系统：给定值在运行中

3、恒定不变的系统。2、程序控制系统：给定值是时间的已知函数的控制系统。3、随动控制系统：给定值是时间的未知函数的控制系统。4、比值控制系统：维持两个变量之间的比值保持一定的数值。（三）按控制系统闭合回路数分1、单回路控制系统：只有一个闭合回路2、多回路控制系统：闭合回路数不止一个注：串级双回路控制系统副回路：粗调快速克服内扰主回路：细调使被控参数精确等于给定值图串级汽温控制系统原理图三、自动控制系统的品质指标静态（稳态）：被控量不随时间变化的平衡状态动态（暂态）：被控量随时间变化的不平衡状态过渡过程：控制系统

4、受到某一扰动后，被控量将偏离原来的稳态值而产生偏差，系统的控制作用又使其趋近于回到原来的稳态值阶跃信号控制系统在阶跃信号作用下过渡过程的基本形式1、稳定性衰减率（φ）：经过一个周期后波动幅度衰减的百分数。衰减比（n）：两个相邻波峰之比。ym1：ym22、准确性：被调量偏离给定值的成度。动态偏差：最大动态偏差ym1:最大超调量静态偏差：3、快速性：过渡过程持续的时间ts第二节自动控制系统的组成环节及其连接方法一、环节特性环节特性：环节输入信号和输出信号之间的关系。静态特性：平衡状态时输入信号和输出信号之间关系

5、。—代数方程动态特性：变动状态时输入信号和输出信号之间的关系。—微分方程二、动态特性的表达方式微分方程传递函数脉冲响应特性阶跃响应特性频率特性1、微分方程：最基本方法2、传递函数：微积分运算-代数运算，便于分析和综合环节1)、用传递函数表示环节Y(s)=X(s)W(s)y(t)=Ｌ[x(s)w(s)]2)、动态特性是环节的固有特性，与输入量的形式无关。（传递函数把阶次和各项系数与输入输出分开。）3)、拉氏变换对照表:3、阶跃响应特性-飞升特性动态特性是环节的内在特性，与输入作用无关，但只有在输入信号的作用下

6、才能表现出来，所以，也可以通过输入作用下输出量的变化来描述。（斜坡、脉冲、频率响应特性）输入为阶跃信号：阶跃响应特性：1．比例环节三、典型环节的动态特性１、定义：输出能够按一定比例，无迟延、无惯性的复现输入信号。２、微分方程：Kp—环节的传递系数或比例系数。３、传递函数为：４、阶跃响应曲线：2、积分环节１、定义：输出与输入的积分成比例关系。输出的变化速度与输入成比例关系。２、微分方程：Ti—积分时间３、传递函数为：４、阶跃响应曲线：3、一阶惯性环节式中TC—惯性环节的时间常数；K—惯性环节的传递系数或称静态

7、放大系数。2、传递函数：3、阶跃响应：1、微分方程：阶跃响应曲线是一条指数函数曲线。4、微分环节（1）理想微分环节式中Td—微分时间3、传递函数：1、定义：输出信号与输入信号的一阶导数（微分-输入信号的变化速度）成比例关系2、微分方程：4、阶跃响应：5、斜坡响应：输入信号经Td后才有Tdv0的幅值,y比x超前Td，Td越大，微分作用越强-微分具有超前的作用。(2)实际微分环节1、微分方程：式中TD—实际微分环节的时间常数KD—实际微分环节的微分增益2、传递函数：3、阶跃响应：理想微分与实际微分环节的区别：起

8、始值起始点过后的衰减5、纯迟延环节1、定义：输出与输入信号的形式完全相同，只是落后一段时间。2、微分方程：y(t)=x(t-)τ—迟延时间，即输出信号落后于输入信号的一段时间。3、传递函数：4、阶跃响应：四．环节的基本联接方式1、环节的串联2、环节的并联