自控原理课件(修改)

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1、AUTOMATICCONTROL自动控制原理点击鼠标开始教材主编：陈铁牛课件编制：黄玮自控系统的基本概念第1章1.1自动控制及自动控制理论的发展简述1.2自动控制的基本原理与方式1.3自动控制系统的分类1.4对自动控制系统的基本要求本章小结自动控制技术在工业、农业、国防（尤其是在航天、制导、核能等方面）乃至日常生活和社会科学领域中都起着极其重的作用。如炉温控制、机械手的控制、人造卫星的轨道控制、造纸机卷取系统的张力恒定控制等等。1.1自动控制理论的发展简述自动控制，是指在无人直接参与的情况下，利

2、用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行控制装置或控制器被控对象被控量自动控制系统，是由控制器、被控对象等部件为了一定的目的有机的地联接成的一个进行自动控制的整体。例如：在燃油炉温度的控制系统中，调节炉子温度的如电动机、阀门等就是控制器；燃油炉就是被控对象；而炉子的温度就是被控量；炉子正常工作所设定的温度就是给定量。给定量例如：在燃油炉温度的控制系统中，调节炉子温度的如电动机、阀门等就是控制器；燃油炉就是被控对象；而炉子的温度就是被控量；炉子正常工作

3、所设定的温度就是给定量。1.1自动控制理论的发展简述经典控制理论主要用于工业控制1788年瓦特发明蒸汽机的同时，发明了离心式调速器，使蒸汽机转速保持恒定，这是最早的被用于工业的自动控制装置第二次世界大战期间，对于军用装备的设计与制造的强烈需求，进一步促进并完善了自动控制理论的发展（如飞机及船用自动驾驶仪、火炮定位系统、雷达跟踪系统等）现代控制理论，主要研究多输入和多输出、时变和非线性等控制系统的分析与设计问题，有线性系统理论、最优控制理论、最佳滤波、自适应控制、系统辩识、随机控制等。主要代表有：

4、Kalman的滤波器，Pontryagin的极大值原理，Bellman的动态规划和Lyapunov的稳定性理论。大系统理论和智能控制理论，称为第三代控制理论。发展初期20世纪60年代目前研究方向现代控制理论广泛应用于工农业、国防及日常生活经典控制理论，主要以传递函数为数学工具，采用频率方法，研究单输入—单输出的线性定常系统的分析和设计问题，并在工程上比较成功地解决了如恒值控制系统与随动控制系统的设计与实践问题。著名的控制科学家有：Black,Nyquist,Bode.1.1自动控制理论的发展简述

5、现代控制理论与运筹学相结合的产物，采用数学模型，通过分解－协调或分解－集结方法，将控制理论中的稳定性理论，最优化控制理论，多变量控制理论和运筹学中的线性规划、非线性规划等加以推广，应用于大系统的分析和综合大系统理论1.1自动控制理论的发展简述智能控制智能控制是将认知科学、多种数学编程和控制技术结合起来的，形成感知—交互式、以目标导向的控制系统。系统可以进行规划、决策，产生有效的、有目的的行为，在不确定环境中，达到既定的目标。1.1自动控制理论的发展简述自动控制电位器放大器电动机给定电压Ur

6、负载力矩n测速发动机整流器UaUcUdUf人工控制分析比较执行电动机转速表干扰实际转速希望值眼观测1.2.1人工控制与自动控制1.2自动控制的基本原理与方式转速表触发器整流器负载三相交流＋UaUfUrM给定电位器—触发器整流器三相交流给定电位器＋UaUfUr放大器TGM负载1.2.2开环控制和闭环控制计算／放大执行器被控对象给定量被控量干扰比较／计算执行器被控对象测量干扰被控量给定量开环控制系统是指无被控量反馈的系统，即在系统中控制信息的流动未形成闭合回路闭环控制就是有被控量反馈的控制，即系统的

7、输出信号沿反馈通道又回到系统的输入端，构成闭合通道，也叫做反馈控制。1.2自动控制的基本原理与方式1.2.3自动控制系统的组成给定装置比较装置串联校正装置比较、放大装置执行装置被控对象反馈校正装置测量与变送局部反馈系统主反馈干扰输入值被控量检测被控量，将检测值转换为便于处理的信号，再将该信号输入比较装置。控制系统中所要控制的对象直接对被控对象作用，以改变被控量的值将给定量与测量值进行运算得到偏差量设定与被控量相对应的给定量在系统中添加的用以改善系统的控制性能的装置开始1.2自动控制的基本原理与方

8、式1.2.4自动控制系统实例炉温控制系统液位控制系统舵轮随动系统1.2自动控制的基本原理与方式给定电位器电动机UrUaUtT工件燃油炉混合器阀门空气燃油Q热电偶炉温控制系统电位器电动机燃油炉与T对应的给定阻值工件温度等t热电偶阀门ΔUUa混合器nQ放大器放大器UUt被控对象T:给定温度t:被控量控制器比较放大装置测量变送装置开始原理方框图1.2自动控制的基本原理与方式液位控制系统电动机阀门L2阀门L1减速器电位器浮子及连杆进水量Q1出水量Q2给定液位H电位器电动机水箱给定阻值Q2h浮子连杆