第一章自动控制的一般概念.doc

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1、第一章自动控制的一般概念一、教学目的和要求通过本次课，使学生对自动控制及自动控制系统有一个初步概念，了解该课程的特点，明确学习任务及方法。二、重点、难点自动控制系统的基本组成对自动控制系统的基本要求三、教学内容1、自动控制的基本概念自动控制：在没人直接参与的情况下，利用控制装置使被控对象或过程自动地按预定规律或数值运行。自动控制系统：能够对被控对象的工作状态进行自动控制系统。一般由控制器(含测量元件)和控制对象组成。2、两种基本控制方式1)开环控制方式控制装置与被控对象之间只有顺向作用没有反向联系。开环控制系统职能框图如图1-1所示。图1-1开环控制系统职能框图开环控制系统具有如下特点：

2、（1）系统输出量对控制作用无影响（2）无反馈环节（3）出现干扰靠人工消除（4）无法实现高精度控制2）闭环控制方式把输出量直接或间接地反馈到系统的输入端，形成闭环，参与控制，这种系统叫闭环控制系统。如图1-2所示。图1-2闭环控制系统3）复合控制方式（开环控制+闭环控制）3、闭环系统的基本组成闭环系统的基本组成如图1-3所示。图1-3系统基本组成（1）给定元件设定被控量的给定值；（2）测量元件对系统被控量(输出置)进行测量；（3）比较元件对系统输出量与输入量进行代数运算并给出偏差信号，起综合、比较变换作用；（4）放大元件对微弱的偏差信号进行放大，使其有足够的幅但与功率；（5）执行元件根据放

3、大后的偏差信号，对被控对象执行控制任务，使输出量与希望值起子一致；（6）被控对象指自动控制系统需要进行控制的机器、设备或生产过程。被控对象要求实现自动控制的物理量称为被控量或输出量；（7）校正元件用以改善系统性能。闭环控制系统具有如下特点：（1）系统输出量参予了对系统的控制作用；（2）控制精度高；（3）抗干扰能力强；（4）系统可能工作不稳定，通常要加校正元件。4、自动控制系统的分类1）按系统性能分类（1）线性系统用线性微分方程或线性差分方程描述的系统。满足叠加性和齐次性；（2）非线性系统用非线性微分方程或差分方程描述的系统。不满足叠加性和齐次性。2）按信号类型分类（1）连续系统系统中各元

4、件的输入量和输出量均为时间t的连续函数；（2）离散系统系统中某一处或几处的信号是以脉冲系列或数码的形式传递的系统。计算机控制系统就是典型的离散系统。3）按给定信号分类（1）恒值控制系统给定值不变，要求系统输出量以一定的精度接近给定希望值的系统。如生产过程中的温度、压力、流量、液位高度、电动机转速等自动控制系统属于恒值系统。（2）随动控制系统给定值按未知时间函数变化，要求输出跟随给定值的变化，如跟随卫星的雷达天线系统。（3）程序控制系统给定值按一定时间函数变化，如程控机床。5、对控制系统的基本要求稳定性若系统有扰动或给定输入作用发生变化，系统的输出量产生的过渡过程随时间增长面衰减，而回到(

5、或接近)原来的稳定值，或跟踪变化了的输入信号．则称系统稳定。这是对反馈控制系统提出的最基本要求。快速性系统从一个稳定状态过渡到另一个新的稳定状态，都需要经历一个过渡过程，快速性对过渡过程的形式和快慢提出要求，一般称为动态性能。准确性　　用稳态误差来表示。　　在参考输入信号作用下，当系统达到稳态后，其稳态输出与参考输入所要求的期望输出之差叫做给定稳态误差。显然，这种误差越小，表示系统的输出跟随参考输入的精度越高。四、小结1、自动控制的概念；2、自动控制系统的组成；3、基本控制方式；4、自动控制系统分类；5、对自动控制系统的基本要求。五、习题