自控原理的基本概念.ppt

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1、第1章自动控制原理的基本概念第1章自动控制原理的基本概念主要内容开环控制系统与闭环控制系统闭环控制系统的组成和基本环节自动控制系统的类型自动控制系统的性能指标小结第1章自动控制原理的基本概念学习重点了解自动控制系统的基本结构和特点及其工作原理；了解闭环控制系统的组成和基本环节；掌握反馈控制系统的基本要求；学会分析自动控制系统的类型及本质特征。第1章自动控制原理的基本概念课程的性质和特点自动控制是一门技术学科，从方法论的角度来研究系统的建立、分析与设计《自动控制原理》是本学科的技术基础课。第1章自动控制原理的基本概念本课程与其它课程

2、的关系：自动控制理论电路理论电机与拖动大学物理信号与系统复变函数拉氏变换模拟电子技术线性代数微积分各类专业课线性系统现代控制理论1.1开环控制系统和闭环控制系统自动控制自动控制是在没有人的直接干预下，利用物理装置对生产设备和工艺过程进行合理的控制，使被控制的物理量保持恒定，或者按照一定的规律变化，例如矿井提升机的速度控制、轧钢厂加热炉温度的控制等等。自动控制系统自动控制系统是为实现某一控制目标所需要的所有物理部件的有机组合体。1.1开环控制系统和闭环控制系统1.开环控制系统例1-1温度控制系统性能指标工作过程1.1开环控制系统和闭

3、环控制系统12扰动量给定量输出量1-控制器(自耦变压器)2-被控对象(电阻炉)图中：1.1开环控制系统和闭环控制系统（1）开环控制只有输入量对输出量产生控制作用，输出量不参与对系统的控制。（2）开环控制特点输入控制输出输出不参与控制系统没有抗干扰能力1.1开环控制系统和闭环控制系统2.闭环控制系统例1-2温度闭环控制系统（1）人工闭环控制~220V12uc1.1开环控制系统和闭环控制系统（2）自动闭环控制1.1开环控制系统和闭环控制系统给定量闭环控制结构图1-控制器2-控制对象3-检测装置1.1开环控制系统和闭环控制系统①反馈控制

4、把输出量的一部分检测出来,反馈到输入端,与给定信号进行比较，产生偏差,此偏差经过控制器产生控制作用,使输出量按照要求的规律变化反馈信号与给定信号极性相反为负反馈,反之为正反馈②反馈控制特点输入控制输出输出参与控制检测偏差纠正偏差具有抗干扰能力1.2闭环控制系统的组成和基本环节1.闭环控制系统的结构图1-给定环节；2-比较环节；3-校正环节；4-放大环节；5-执行机构；6-被控对象；7-检测装置1.2闭环控制系统的组成和基本环节2.闭环控制系统的基本环节（1）控制对象或调节对象要进行控制的设备或过程。（2）执行机构一般由传动装置和调

5、节机构组成。执行机构直接作用于控制对象，使被控制量达到所要求的数值。（3）检测装置或传感器该装置用来检测被控制量，并将其转换为与给定量相同的物理量。1.2闭环控制系统的组成和基本环节（4）给定环节设定被控制量的给定值的装置。（5）比较环节将所检测的被控制量与给定量进行比较，确定两者之间的偏差量。（6）中间环节一般包括比较环节和校正环节。1.2闭环控制系统的组成和基本环节(1)被控对象(2)被控量或输出量(3)控制量(4)设定量或输入量(5)扰动量(6)反馈量(7)偏差量3.闭环控制系统中的基本术语(8)前向通道或正向通道(9)反馈

6、通道或反向通道(10)理想输出(11)实际输出1.3自动控制系统类型1.按照主要元件的特性方程的输入输出特征划分1）线性系统由线性元件组成的系统，其微分方程中输出量及其各阶导数都是一次的，并且各系数与输入量（自变量）无关。2）非线性系统由非线性元件组成的系统，其微分方程式的系数与自变量有关。1.3自动控制系统类型2.按照信号传递方式划分1）连续数据系统系统各部分的信号都是模拟的连续函数。2）离散数据系统系统的一处或几处，信号是以脉冲系列或数码的形式传递。1.3自动控制系统类型3.按照输入量的变化规律划分1）恒值系统给定量是恒定不变

7、的。2）随动系统给定量是按照一定的时间函数变化的。3）程序控制系统给定量按照事先未知的时间函数变化。1.4自动控制系统的性能指标稳定性（稳）、快速性（快）、准确性（准）“稳”与“快”是说明系统动态（过渡过程）品质。系统的过渡过程产生的原因：系统中储能元件的能量不可能突变。“准”是说明系统的稳态（静态）品质。稳定性是保证控制系统正常工作的先决条件。线性控制系统的稳定性由系统本身的结构与参数所决定的，与外部条件和初始状态无关。1.对自动控制系统基本要求1.4自动控制系统的性能指标2.稳态性能指标稳态误差当系统从一个稳态过渡到新的稳态，

8、或系统受扰动作用又重新平衡后，系统可能会出现偏差，这种偏差称为稳态误差。系统稳态误差的大小反映了系统的稳态精度，它表明了系统控制的准确程度。稳态误差越小，则系统的稳态精度越高。1.4自动控制系统的性能指标无差系统（图a）若稳态误差不为零，则系统称为