第一章 自动控制理论概述ppt课件.ppt

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1、第一章　自动控制基本概念§1-1引言§1-2　自动控制的基本概念§1-3自动控制系统的组成和分类§1-4　自动控制系统的基本要求本章重点1.自动控制的含义；2.反馈和反馈控制的概念、反馈控制的特点；3.控制系统的组成和分类和特点。本章难点深刻理解反馈的概念和思想；确定控制系统的被控对象、被控量、给定量等等，绘制方块图，分析实际控制系统的基本原理。以系统论、信息论和控制论为代表的科学方法论；是一门新兴的学科，为人类认识世界和改造世界提供了强有力的武器。关于控制论的几种说法说法一：“控制论”是关于机器

2、的理论。说法二：“控制论”是电子计算机和电子学的理论。说法三：“控制论”是类似于数学的一门学科。说法四：“控制论”是关于动物和机器中控制和通信的科学。（维纳定义）§1－1引言维纳其人：1893年生于美国，数学家和哲学家。四岁读书，十一岁写出关于感知理论的哲学论文，十八岁获哈佛大学哲学博士学位，五十五岁（1948年）写出名著《控制论》。“控制论”是以研究各种系统共同存在的控制规律为对象的一门科学。系统----指相互作用的两个或两个以上的元素构成的整体。大至宇宙、国家，小到一个单位、一个人、一个器件。

3、控制----存在于一切事物当中，指一切控制规律。自动控制技术在工农业生产、国防、航空航天等各个领域中起着重要的作用！广泛应用于各种工程学科领域，并扩展到生物、医学、环境、经济管理和其它许多社会生活领域。独立的学科并与其它学科相互渗透、相互促进。《自动控制理论》是自动控制技术的基础理论，是一门理论性较强的工程科学。现代的工程技术人员和科学工作者，必须具备一定的自动控制理论基础知识！锅炉气鼓水位控制系统一、人工控制与自动控制眼脑手测量变送器控制器给定值执行机构气鼓手阀控制阀给水水位计蒸汽§1-2　自动

4、控制的基本概念举例：控制器减速器电动机电位器浮子用水开关Q2Q1cifSM较完善的水位自动控制系统采用离心调速器的蒸汽机转速控制系统二、开环控制系统例：烤面包机输入—定时器设定的时间输出—面包的颜色控制对象—烤箱的加热系统控制器与被控对象之间只有正向的控制作用。输出量对控制量没有影响。输入输出间没有反馈回路。开环控制系统的特点：结构简单、造价低。系统的控制精度取决于给定信号的标定精度及控制器及被控对象参数的稳定性。开环系统没有抗干扰的能力。因此精度较低。应用场合：控制量的变化规律可以预知。可能出现

5、的干扰可以抑制。被控量很难测量。应用较为广泛，如家电、加热炉、机床等等。三、闭环控制系统将输出量引入到输入端，使输出量对控制作用产生直接的影响。形成闭环控制系统。前向通道：系统输入量到输出量之间的通道。反馈通道：从输出量到反馈信号之间的通道。比较环节：输入量和反馈量之间的偏差。输入量：ur输出量：n反馈量：uf控制量：ua偏差量(ue)＝输入（给定）量(ur)－反馈量(uf)闭环控制系统的特点：系统对外部或内部干扰(如内部件参数变动)的影响不甚敏感。由于采用反馈装置，导致设备增多，线路复杂。闭环系

6、统存在稳定性问题。由于反馈通道的存在，对于那些惯性较大的系统，若参数配合不当，控制性能可能变得很差，甚至出现发散或等幅振荡等不稳定的情况。注意：对于主反馈必须采用负反馈。若采用正反馈将使偏差越来越大。闭环控制系统：通过反馈回路使系统构成闭环并按偏差的性质产生控制作用，以求减小或消除偏差(从而减小或消除误差)的控制系统。四、自动控制的概念和特征在没有人直接参与的情况下，通过控制器（控制装置）使被控制对象或过程自动地在一定的精度范围内按照预定的规律运行。自动控制系统定义：是一个带有反馈装置的动力学系统

7、。系统能自动而连续地测量被控制量，并求出偏差，进而根据偏差的大小和正负极性进行控制，而控制的目的是力图减小或消除所存在的偏差。自动控制系统的特征：1.结构上必须有反馈装置并按负反馈的原则构成系统。2.由偏差产生控制作用。控制的目的是尽量的减小或消除偏差，使输出量接近于期望值。§1－3自动控制系统的组成和分类一、控制系统的组成测量反馈元件——用以测量被控量并将其转换成与输入量同一物理量后，再反馈到输入端以作比较。比较元件——用来比较输人信号与反馈信号。放大元件——将微弱的信号作线性放大。校正元件——

8、按某种函数规律变换控制信号，并产生反映两者差值的偏差信号。以利于改善系统的动态品质或静态性能。执行元件——根据偏差信号的性质执行相应的控制作用，以便使被控量按期望值变化。控制对象——又称被控对象或受控对象，通常是指生产过程中需要进行控制的工作机械或生产过程。出现于被控对象中需要控制的物理量称为被控量。常用的名词术语输入信号：也叫参考输入，给定量或给定值，它是控制着输出量变化规律的指令信号。输出信号：是指被控对象中要求按一定规律变化的物理量，又称被控量，它与输入量之间保持一定的函数关