材料成型自动控制基础雷毅版ppt课件.ppt

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1、第1章自动控制的基本概念主要内容：自动控制的基本方式自动控制系统的组成和类型对控制系统的性能要求材料成型自动控制的特点和主要发展方向中国石油大学胜利学院机械与控制工程学院自动控制的基本方式：开环控制、闭环控制或复合控制最基本的控制方式：闭环控制（反馈控制）自动控制系统讨论的主要问题：系统动态过程的性能，即稳准快主要内容:系统分析和系统设计1.1自动控制的基本方式1.1.1自动控制与自动控制系统自动控制：是指在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使被控制的对象（如焊接电弧、设备或生产过程）自动的按照预定的规律工作。控制对象：被控制的机

2、器设备或生产过程控制元件：所用的控制装置系统的输入是作用于系统的激发信号自动控制系统：控制装置和控制对象的总和控制装置按给定量的要求向控制对象输出操作量，使系统达到预定的性能或预定的输出被控制量：系统的输出（系统对输入的响应，是时间的函数）给定值或目标值：使系统具有预定性能或预定输出的信号干扰：破坏系统的预定性能或预定输出的信号例：在材料成型的焊缝自动跟踪系统中，要求整个焊接过程中焊炬自始至终准确对准焊缝的中心线进行焊接，使焊缝按预定的轨迹形成。但，由于焊前准备工作的差异、工件装配公差的不准以及焊接过程中工件受热引起的变形等因素，使

3、工件坡口中心位置与预定的焊缝轨迹发生了偏差，这就要求自动控制系统能随时测出工件坡口中心的位置，实现焊缝的自动跟踪，以达到预期的目的1.1.2开环控制系统和闭环控制系统开环控制系统：系统的输出量对系统无控制作用，或者说系统中没有一个环节的输入受到系统输出的反馈作用直流电动机M通过减速器带动焊接小车行驶。电动机的转速取决于直流发电机G输出电压的大小，而直流发电机G输出电压的大小取决于激磁绕组中电流的大小。激磁电流的大小可通过电位器Rw1来调节.电位器Rw1的动触点处于不同的位置，就有相应的小车行驶速度（即焊接速度）。（故可根据焊接规范改

4、变电位器动触点位置，满足焊接工艺的需要）从上例可看出：1.焊接小车行驶速度（焊接速度）只受电位器Rw1的控制2.焊接小车行驶速度对电位器Rw1的控制没有反作用开环控制系统特点：作用信号是单方向传递的结构简单，给定一个输入量便有一个相应的输出量开环控制系统缺点：输出量的准确性较差，且系统抗外界干扰能力差，没有根据系统的实际输出量修正输入量的功能（无反馈），精度不高采用精密元件闭环控制系统直流电动机M通过减速器驱动送丝导轮输送焊丝。电动机M的转速取决于直流发电机G的输出电压。发电机G有两个激磁绕组W1、W2，通过电位器Rw1供给一个给定

5、电压Ug，在W1产生一个磁通；W2由电弧电压Ua在W2中产生磁通，两个磁通方向相反：单独存在时，发电机G输出电压的极性使电动机M向退丝方向转动；当单独存在时，电动机M向送丝方向转动。正常焊接时，电动机M驱动送丝机构有一个稳定的送丝速度由于某种原因使弧长自动变短，电弧电压Ua随之降低，致使减小。此时的差值减小,发电机G的输出电压减小，使焊丝送丝速度减慢，电弧长度迅速恢复若电弧长度突然增大，系统会由于相同原理使电弧长度迅速缩短，恢复原有弧长，使系统稳定工作闭环控制系统：作用信号是按闭环传递的，系统的输出对控制作用有直接的影响。这种输入量

6、与输出量进行比较后，根据其偏差值实时控制，从而使输出量有较准确的值。反馈：在闭环控制系统中，依靠系统本身输出量（弧长，亦即电弧电压）对系统的反作用，在工作中不断修正输出量的作用反馈系统传感器或变换器元件用来测量被控变量的实际值，并对被控量进行物理量的变换，形成反馈量b(t)反馈量和参考输入量r(t)进行比较，形成代数差称为误差，即偏差e(t)=r(t)-b(t)控制器根据偏差值计算出控制变量值m(t)，并将其传送到被控对象。任务：修正偏差，甚至包括出现的扰动控制系统要求达到的目标：控制器连续进行修正作用，直至偏差为零，即参考输入量r

7、(t)等于实际的反馈控制值b(t)闭环控制系统：动态系统、振荡复合控制系统：前馈控制、反馈控制1.2自动控制系统的组成和类型自动控制系统的组成指令值v。一个输入信号，由控制者确定，与系统本身无关。给定元件。将指令值转换成实际输入控制系统的给定值。给定值r。实际输入到系统的信号，一般正比于指令值反馈量b。与被控制量c具有某种函数关系（一般为比例关系），是测量元件的输出信号。反馈量b与给定值比较后产生偏差e。(量纲)偏差e。e=r-b,由比较器产生。这是一个最原始的控制信号，通常为小信号。校正元件.为了提高系统的动态性能和稳态性能，需要

8、对偏差信号e进行放大、运算，使之按一定的规律变化。执行元件。执行元件产生一个具有一定功率并能够被控制对象接受的信号，从而使被控制量变化。执行元件一般由功率放大器和驱动机构组成。控制量.执行机构作用于被控制对象的信号，通常具有一定的功率