控制工程基础60202

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1、控制工程基础北京科技大学信息工程学院自动化系7/5/20211北京科技大学信息工程学院自动化系教材与主要参考书1、胡寿松.自动控制原理简明教程(第一版），北京：科学出版社，20052、刘豹.现代控制理论（第三版），北京：机械工业出版社，20063、吴麒.自动控制原理-上、下册（第二版），北京：清华大学出版社，20064、董景新.控制工程基础，北京：清华大学出版社，20067/5/20212北京科技大学信息工程学院自动化系1、绪论1.1课程介绍1.2自动控制理论与技术的产生与发展1.3控制系统的基本概念和原理1.4控制系统的组成和基本

2、环节1.5自动控制系统的分类1.6自动控制系统基本要求7/5/20213北京科技大学信息工程学院自动化系本章学习要点了解自动控制的起源和发展；了解闭环控制系统的组成和基本环节；了解反馈控制的工作原理；掌握反馈控制系统的基本要求；掌握相应的概念及技术术语；7/5/20214北京科技大学信息工程学院自动化系1.1课程介绍自动控制技术是人类在认识世界和发明创新的过程中发展起来的一门重要的科学技术。依靠它，可以完成许多人类自身无法完成的工作，对于提高精度、质量、性能及效率起到关键性的作用。同时还可以使人类从笨重、重复性的劳动中解放出来，从事

3、更富创造性的工作自动控制技术是当代发展迅速，应用广泛，最引人瞩目的高新技术之一，是推动新的技术革命和新的产业革命的关键技术。自动控制理论则是研究自动控制共同规律的技术科学。控制工程基础是一门专业基础课程，主要介绍系统的建立、分析与设计等基本理论及方法的课程；是本学科的技术基础课。7/5/20215北京科技大学信息工程学院自动化系1.1课程介绍线性代数微积分自动控制理论古典控制理论现代控制理论积分变换复变函数过程控制电力电子技术计算机技术通讯技术自动控制原理7/5/20216北京科技大学信息工程学院自动化系1.2自动控制技术的产生与发

4、展自动控制的基础为闭环控制。控制论的奠基人N.Wiener给出的定义为：“Feedbackisamethodofcontrollingasystembyinsertingintoittheresultofitspastperformance”闭环控制系统的结构框图：7/5/20217北京科技大学信息工程学院自动化系1.3自动控制的基本概念和原理什么是自动控制？自动控制是指：不需要人的直接参与，而控制某些物理量按照指定的规律变化。~220V12uc手动控制1（眼）观测温度2（与要求）比较3（作出）决定4（手）调节7/5/20218北京

5、科技大学信息工程学院自动化系自动控制1通过热电耦测量温度——代替眼观测，并转换成电压信号Uf。2Uf与给定电压Ug比较，得到偏差电压。代替人脑1.3自动控制的基本概念和原理3偏差电压通过放大器进行电压及能量的放大，控制电机旋转。代替人手来调节电位器滑杆，从而达到控制炉温的作用。7/5/20219北京科技大学信息工程学院自动化系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：工作原理分析1.3自动控制的基本概念和原理1、开环系统信号流程图该图也称为系统方框图7/5/202110北京科技大学信息工程学院自动化系

6、适用范围：输入量已知、控制精度要求不高、扰动作用不大。工作原理与特点（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）开环控制特点结构简单、维护容易、成本低、不存在稳定性问题输入控制输出输出不参与控制系统没有抗干扰能力1.3自动控制的基本概念和原理7/5/202111北京科技大学信息工程学院自动化系2闭环控制：该系统中，给定炉温通过一个电位器的电压值Ug反映。实际炉温通过热电耦测量，并将温度值转换为一个电压值Uf。通过Ug与Uf的反向串接，实现与给定电压Ug的比较：Ug－Uf＝△U。△U的大小反映了实测

7、炉温与给定炉温的差别，它的正负决定了执行机构—电机的转向。进而改变电位器滑杆的位置，以达到调节温度的目的。1.3自动控制的基本概念和原理7/5/202112北京科技大学信息工程学院自动化系1.3自动控制的基本概念和原理信号流程图（系统方框图）放大器执行电机被控对象检测元件信号流向前向通道：从给定输入到系统输出的信号通路。给定量—比较环节—放大器—执行机构（执行电机）—被控对象（加热炉）—输出量反馈通道：从输出到输入的信号通路：输出量—检测元件—比较环节给定量比较环节输出量7/5/202113北京科技大学信息工程学院自动化系1.3自动

8、控制的基本概念和原理工作原理与特点①反馈控制：输出量通过反馈通道反馈到输入端,经比较环节与给定信号进行比较，产生偏差信号,此偏差信号经过相应的环节（控制器或称效正环节）产生控制作用,控制输出量按照要求的规律变化；这种控制方式称为反馈控