自动控制原理课件第一章.ppt

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1、自动控制原理高等数学积分变换自动控制理论现代控制理论其它专业课程1、是一门专业基础课2、理论实践相结合理论性非常强,但又和实际应用紧密结合3、内容广泛自动控制理论课程特点学习自动控制理论的重要性3、本课程能为解决实际控制问题提供理论和方法1、本课程是自动化专业承上启下的课程2、自动控制技术是应用非常广泛的技术电机控制、自动化生产线、火炮雷达控制、家用电器、机械、冶金、石油、化工、电力电子、航空、航海、航天、核反应堆等。4、学分较多本课程学习方法1、打好基础高等数学（微积分）、积分变换（拉氏变换）2、做好预习3

2、、听好课讲课的速度较快、了解课程内容掌握基本理论和基本方法4、做好习题应用学到的基本理论和基本方法解决实际问题第一章自动控制概论1.1引言1.2自动控制系统组成和原理框图1.3自动控制系统的分类1.4对控制系统的基本要求§1.1引言自动控制：1.1.1自动控制理论及应用在无人直接参与的情况下，利用控制装置，使工作机械、或生产过程（被控对象）的某一个物理量（被控量）按预定的规律（给定量）运行。自动控制系统：指能够对被控对象的工作状态自动控制的系统,它由被控对象和控制装置组成1.1引言动画1动画2房间交换设备

3、压缩机控制板传感器控制对象执行机构测量元件控制单元一、举例：家用空调控制器控制系统功能：房间温度控制在人体比较舒适的范围（对象、物理量、控制设备）系统组成：温度设定比较单元控制单元执行机构控制对象测量元件控制器控制对象反馈比较控制指令家用空调系统框图的简化1.1.2自动控制理论发展简史1.1.2自动控制理论发展简史1.1.2自动控制理论发展简史经典控制理论(19世纪初)时域法复域法(根轨迹法)频域法现代控制理论(20世纪60年代)线性系统自适应控制最优控制鲁棒控制最佳估计容错控制系统辨识集散控制大系统复杂系统

4、智能控制理论(20世纪70年代)专家系统模糊控制神经网络遗传算法1.2.1控制系统的组成被控对象控制系统测量元件比较元件控制装置放大元件执行机构校正装置给定元件1.2.2控制系统的原理框图方框图中各符号的意义元部件方框（块）图信号（物理量）及传递方向中的符号比较点引出点表示负反馈分类运动控制系统过程控制系统线性/非线性系统连续/离散性系统定常/时变性系统单输入单输出/多输入多输出系统集中参数/分布参数系统按被控对象分按使用的数学方法分按输入信号特征分按系统功用分恒值系统随动系统程序控制系统按控制方式分按给定值

5、操纵的开环控制按干扰补偿的开环控制按偏差调节的闭环控制复合控制：闭环反馈为主，开环补偿为辅温度控制系统压力控制系统位置控制系统1.3自动控制系统的分类控制装置与受控对象之间只有正向作用，没有反向联系；控制精度取决于元器件的精度和系统调整精度；没有抑制内、外干扰的能力；系统结构简单、成本低。1.3自动控制系统的分类1.3.1按自动控制方式分类1.开环控制系统1.3自动控制系统的分类1.3.1按自动控制方式分类1.开环控制系统开环控制系统是指控制装置与被控对象之间只有顺向作用，而没有反向联系的控制过程。图1-1

6、是典型的开环数控机床系统。数控机床是一种利用数控技术，准确地按照事先安排的工艺流程，实现规定加工动作的金属切削机床。系统由输入量、控制装置、执行机构、被控对象及输出量组成。输入量作用于系统的输入端，它的作用是在数控机床加工工件时，把根据该工件的尺寸、形状和技术条件编出的加工程序输入计算机控制装置。计算机控制装置经过运算、处理后，发出指令脉冲(又称进给脉冲)，经驱动电路放大后，驱动步进电机。步进电机为该系统的执行机构(又称返回上页下页图库1.3.1按自动控制方式分类伺服系统）。一个进给脉冲使步进电机转动一个角度

7、，通过齿轮丝杠传动使工作台移动一定距离。系统的被控对象是工作台，被控量是工作台位移。工作台的位移量与步进电动机转动角位移成正比，改变进给脉冲的数目和频率，就可以控制工作台的位移和速度。此系统中没有检测装置，指令信号单方向传递，并且指令发出后，不再反馈回来。如果系统参数发生变化，或受到扰动的影响，系统的输出量(即被控量)就会出现误差，而开环系统对这种误差是无能为力的。所以，开环控制精度不是很高。但它结构简单、调试方便、容易维修、成本较低，而且不会出现不稳定问题。目前国内大力发展的经济型数控机床，普遍采用开环数控

8、系统。2.闭环控制系统开环控制系统的控制精度不高，主要是没有检测工作台移动的实际位置，也就没有纠正实际偏差的能力。图1-2是闭环控制系统框图，安装在工作台上的检测元件将工作台实际位移量反馈到计算机中与所要求返回上页下页图库1.3.1按自动控制方式分类的位置指令进行比较，用比较的差值送给控制电路进行控制直到差值消除为止。从而使加工精度大大提高。速度检测元件的作用是将伺服电机的实际转速变换成电信号送到速