第一章 自动控制系统概述ppt课件.ppt

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1、第一章绪论第一节自动控制和自动控制系统的基本概念第二节自动控制系统的分类第三节典型输入信号及自动控制系统的性能指标小结课题:1.1自动控制和自动控制系统的基本概念目的、要求:了解人工控制与自动控制的基本概念掌握自动控制系统的基本概念与常用术语理解自动控制系统的组成方框图难点:概念:被控量,扰动方框图日常生活过程中的控制系统例子---水箱水位控制系统被控对象：水箱被控量：水箱水位控制装置：杠杆检测元件：浮球控制手段：进水阀工业生产过程中受压容器的人工控制人工控制的三大职能眼睛——了解情况大脑——比较、判断与决策手足——执行操作工业生产过程中受压容器的自动控制受压容器水位自动控

2、制系统被控对象：受压容器被控量：水位控制装置：自动控制器检测元件：平衡容器和差压变送器执行器：电动执行器控制手段：给水控制阀自动控制的三大主要设备及功能测量变送器——了解情况自动控制器——比较、运算、指挥执行器——接受命令、执行操作自动控制的概念1自动控制:指在无人的直接干预下，利用自动控制装置（简称控制器）使被控对象的工作状态按照预定的规律运行.2自动控制系统:实现上述控制目的，由相互制约的各部分按一定规律组成的具有特定功能的整体.3（被控）对象指被控制的生产过程或设备。可是一个设备，它是由一些机器零件有机地组合在一起的，其作用是完成一个特定的动作。在下面的讨论中，称任何被

3、控物体（如受压容器、加热炉、化学反应器或宇宙飞船）为对象。4被控量指表征生产过程是否正常进行而需要加以控制的物理量。通常也称为被调量。自动控制的概念自动控制的概念5控制量由控制机构改变的使被控量恢复到给定值的物理量。6给定值（参考量）是指根据生产工艺要求被控量应保持的数值。7扰动8反馈控制引起被控量偏离给定值的各种因素。扰动是一种对系统的输出产生不利影响的信号。如果扰动产生在系统内部称为内扰；扰动产生在系统外部，则称为外扰。外扰是系统的输入量。反馈控制是指在存在扰动的情况下，力图减小系统的输出量与参考输入量（也称参据量）（或者任意变化的希望的状态）之间的偏差，的一种控制过程。

4、自动控制的概念自动控制系统的基本概念反馈控制系统的中所用到的术语：给定值（参考输入值）控制量被控量扰动量(内扰,外扰)自动控制装置=传感器+控制器+给定器+执行器受控过程（受控对象）控制系统=受控过程＋控制装置自动控制系统的组成自动控制系统组成方框图扰动调节阀控制器执行器受控对象测量、变送元件给定值被控量操作值偏差值反馈值自动控制系统方框图的概念能直观地表达自动控制系统中各设备之间相互作用与信号传递关系的示意图称为自动控制系统的方块图。自动控制系统方框图方框图的四要素：自动控制系统方框图的特点方框图中的信号只能沿箭头方向传递，具有单向性。方框图具有不唯一性，不同的输入/输出信

5、号，其因果关系是不一样的，因此方框图具有不唯一性。课题:第二节自动控制系统的分类目的、要求:掌握自动控制系统的分类重点:开环、闭环控制系统,前馈、反馈控制系统串级控制系统第二节　自动控制系统的分类设定器控制器被控对象扰动被控量设定器被控过程传感器控制器1按控制系统的结构不同分类闭环控制系统:开环控制系统：开环控制系统定义如果系统的输出量与输入量间不存在反馈的通道，这种控制方式称为开环控制系统。闭环（反馈）控制系统(1)反馈把取出的输出量送回输入端，并与输入信号相比较产生偏差信号的过程，称为反馈。若反馈的信号与输入信号相减，使产生的偏差越来越小，则称为负反馈；反之，则称为正反馈

6、。能对输入量与输出量进行比较，并且将它们的偏差作为控制手段，以保持两者之间预定关系的系统，称为反馈控制系统。由于引入了被反馈量的反馈信息，整个控制过程成为闭合的，因此反馈控制也称为闭环控制。(2)闭环控制系统闭环控制系统方框图开环与闭环控制系统的比较开环控制系统的结构特点信号从输入到输出无反馈,单向传递.只有顺向作用，没有反向的联系，没有修正偏差能力，抗扰动性较差，控制精度不高,无法抑制扰动。结构简单、调整方便、成本低。闭环控制系统的结构特点有反馈回路，根据偏差进行控制;可以抑制内、外扰动对被控制量产生的影响。控制精度高,自动纠偏；结构复杂，设计、分析麻烦。闭环控制系统与反馈

7、控制系统的关系闭环控制系统:系统输出信号与输入端之间存在反馈回路的系统。闭环控制系统也叫反馈控制系统。“闭环”即应用反馈作用来减小系统误差。复合（前馈--反馈）控制系统复合控制系统，即前馈---反馈控制系统复合控制:闭环控制和开环控制结合的一种方式。它是在闭环控制等基础上增加一个干扰信号的补偿控制，以提高控制系统的抗干扰能力。增加干扰信号的补偿控制作用，可以在干扰对被控量产生不利影响同时及时提供控制作用以抵消此不利影响。纯闭环控制则要等待该不利影响反映到被控信号之后才引起控制作用，对干扰的反应较慢。若按