自动控制原理第一章自动控制的一般概念

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1、自动控制理论A主讲：谭思云(Tel:62271604)7/26/20211第一章自动控制的一般概念教材与主要参考书教材:胡寿松．自动控制原理．第四版.北京：科学出版社，2001.21.高国燊，余文烋．自动控制原理．广州：华南理工大学出版社，2001.22.刘慧英,卢京潮．自动控制原理(第四版)导教.导学.导考．西安：西北工业大学出版社，2003.113.Richardc.DorfRobertH.Bishop,ModernControlSystems,NinthEdition,20027/26/20212第一章自动控制的一般概念第一章自动控制的一般概念1-1引言1-2

2、自动控制系统的基本概念1-3自动控制系统的分类1-4对控制系统的基本要求7/26/20213第一章自动控制的一般概念1-1引言一.自动控制的概念及应用1.控制：是使某些物理量按指定的规律变化（包括保持恒定），以保证生产的安全性，经济性及产品质量等要求的技术手段。2.自动控制：就是应用自动化仪表或控制装置代替人，自动地对机器设备或生产过程进行控制，使之达到预期的状态或性能要求。7/26/20214第一章自动控制的一般概念●锅炉设备的压力和温度自动保持恒定●数控机床按照预定的程序自动地切削工件●导弹发射与制导系统，自动地使导弹攻击敌方目标●无人驾驶飞机按照预定航迹自动升

3、降和飞行●人造卫星准确地进入预定轨道运行并回收自动控制技术的应用范围已扩展到生物、医学、环境、经济管理和其它许多社会生活领域。3.自动控制的应用7/26/20215第一章自动控制的一般概念40~50年代形成适用于SISO（单输入－单输出）系统基于：二战军工技术目标：反馈控制系统的稳定基本方法：传递函数，频率法，PID调节器(频域)2.现代控制理论60~70年代形成适用于MIMO（多输入－多输出）系统基于：冷战时期空间技术，计算机技术目标：最优控制基本方法：状态空间表达式二.自动控制理论的发展1.经典控制理论7/26/20216第一章自动控制的一般概念1-2自动控制系

4、统的基本概念一.自动控制系统由控制装置与被控对象结合起来的，能够对被控对象的一些物理量进行自动控制的一个有机整体。1.被控对象：要求实现自动控制的机器设备或生产过程。2.被控制量：指被控制系统所要控制的物理量，一般指系统的输出量。--7/26/20217第一章自动控制的一般概念3.给定值：根据生产要求，被控制量需要达到的数值。4.扰动：破坏控制量与被控制量之间正常函数关系的因素。（外部扰动、内部扰动）5.控制装置：能够对被控对象起控制作用的设备总称。--7/26/20218第一章自动控制的一般概念二.控制系统的两种基本形式两种基本形式：开环控制系统，闭环控制系统三.

5、开环控制系统定义：只有正向作用，没有反馈控制作用的控制系统。（输出量不会对系统的控制作用产生影响）7/26/20219第一章自动控制的一般概念例1.直流电机转速控制系统电位器（产生给定电压ur）如果0~10V转速0~1000转方框图为：电位器电压放大器直流电动机Purukn扰动ua可控硅功放7/26/202110第一章自动控制的一般概念按扰动控制的开环控制系统(顺馈控制)+_功率放大电压放大负载SM-++_+_R按扰动控制的开环控制系统ubuauc7/26/202111第一章自动控制的一般概念四.闭环控制系统定义：输出量与输入量之间有反向联系，由输入量与主反馈信号之

6、间的偏差对输出量进行控制的系统叫闭环控制系统。反馈：是把系统输出量全部或一部分回送到输入端，以增强或减弱输入信号的效应。--7/26/202112第一章自动控制的一般概念例2引入反馈后的直流电机转速控制系统7/26/202113第一章自动控制的一般概念方框图电位器电压放大器可控硅放大器直流电动机测速机Purubuk-n扰动ua7/26/202114第一章自动控制的一般概念正反馈用于控制系统的内回路负反馈正反馈减弱输入信号作用检测偏差，纠正偏差——按偏差控制增强输入信号作用使系统的偏差越来越大(振荡)7/26/202115第一章自动控制的一般概念例3锅炉汽包水位控制系

7、统工业过程中的反馈控制系统例子---控制器汽包传感器主蒸汽过热器省煤器执行器给水调节阀给水泵给水水位给定值7/26/202116第一章自动控制的一般概念五.重要概念主反馈：前向通道：主反馈通道：系统输出端至系统输入端的信号叫主反馈信号，相应的反馈叫主反馈。系统输入端到输出量之间的通道。输出量到主反馈信号之间的通道。--局部反馈：对应内回路。7/26/202117第一章自动控制的一般概念单位反馈系统：非单位反馈系统：主反馈信号等于输出量的系统。主反馈信号不等于输出量的系统。--主回路：给定元件：前向通道与主反馈通道构成的回路。给出与系统输出量希望值相对应的系统输入