《自动控制原理及其应用》

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1、第一章概述第二节自动控制系统的分类第一节自动控制与自动控制系统第四节自动控制理论发展简述第三节对控制系统性能的要求第一章概述第一节自动控制与自动控制系统一、自动控制的基本概念二、控制系统的基本构成及控制方式第一章概述第一节自动控制与自动控制系统一、自动控制的基本概念现代科学技术中的自动控制技术得到了广泛的应用航天器工业控制机器人家用电器自动控制的特征：通过对各类机器、各种物理参量、工业生产过程等的控制直接造福于社会。自动控制：无须人的直接参与，通过（控制器），使（被控对象）自动地按照预定的规律运行，

2、完成要求的任务，就叫自动控制。自动控制示意图控制器给定值检测元件受控对象被控量自动控制系统控制装置:受控对象:机器、设备、生产过程等控制器、检测元件等分析和设计自动控制系统的性能。自动控制原理的主要任务：下面通过一些实例来说明自动控制和自动控制系统的基本概念例水温人工控制系统受控对象:水箱热传导器件系统的构成：被控制量:水温阀门显示仪表蒸汽排水冷水热水工作过程：蒸汽通过热传导器件把热量传递给水,水的温度与蒸汽的流量成正比.手动调节阀门的开度，从而调节蒸汽的流量,来控制水的温度.但人工难以实现稳定的高

3、质量控制.第一节自动控制与自动控制系统例水温自动控制系统系统中增加了：控制器电机加入给定信号工作原理：检测实际温度产生控制信号通过电机调节阀门的开度从而调节蒸汽流入，控制水的温度.实现没有人直接参入的自动水温控制.第一节自动控制与自动控制系统控制器温度检测第一节自动控制与自动控制系统为了方便地分析系统性能，一般用框图来表示系统的结构，水温自动控制系统可用框图表示为：要使自动控制系统满足工程实际的需要,必须研究自动控制系统的结构参数与系统性能之间的关系。实际温度偏差反馈量预期温度_控制器执行机构阀门水

4、箱控制器第一节自动控制与自动控制系统杆杠长度例液位自动控制系统h水箱杆杠浮球阀门进水系统组成：出水被控制量：水位高度工作原理：调节杠杆长度L，通过杠杆机构调节阀门的开度，从而调节进水量以控制液位的高度。L系统结构框图浮球hr(s)h(t)阀门水箱杠杆机构第一节自动控制与自动控制系统Lh二、自动控制系统的基本构成及控制方式1．开环控制有顺向作用而无反向联系.不同的被控对象和不同的控制装置构成了不同的控制系统，所以自动控制系统的种类是很多的。自动控制系统一般有两种基本控制方式.开环控制控制装置与受控对象

5、之间只第一节自动控制与自动控制系统例转台速度开环控制系统转台电机电源和放大装置速度设置系统组成：由图可见：第一节自动控制与自动控制系统速度设置信号通过功率放大以后，提供给电动机驱动电源，电动机带动转台旋转。由于被控制量速度没有反馈到输入端与给定信号比较,为开环控制系统。系统结构图:给定速度实际转速放大器直流电动机转台这种转台在CD机、计算机磁盘驱动器等许多现代装置中广泛应用.开环控制的特点：结构和控制简单，抗扰能力差，控制精度低，一般用于对控制性能要求不高的场合。2．闭环控制闭环控制:闭环控制又称为

6、反馈控制或按偏差控制。控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，还有反向联系。第一节自动控制与自动控制系统例转台速度闭环控制系统系统中增加了测速发电机作为反馈装置测出电动机的速度反馈给控制器。与给定信号比较产生偏差电压，经过功率放大后对电动机的速度进行闭环控制.当速度受扰动发生变化时，偏差电压也随之变化，通过闭环调节能消除干扰。系统结构图测速机偏差预期速度实际转速放大器_直流电动机转台放大装置例位置随动系统环型电位器电机电源齿轮系统组成：负载输入θr输出θc工作过程：θr=θcUd=0Udθr≠θcU

7、d≠0电动机带动齿轮转动,调节θc,使θr=θc电动机静止第一节自动控制与自动控制系统系统结构图θr_电位器θm△θθcueud放大器电动机减速器例直流调速系统直流电机测速发电机电源和控制装置负载系统组成：UnUf输入反馈电压e=Un-Uf转速取决于：第一节自动控制与自动控制系统n输出电枢电压UdUd=Ke当干扰引起转速变化时，系统自动调整：n↓→Uf↓→e↑→Ud↑→n↑系统结构图测速机unufeudn_放大器直流电动机（3）能减小或消除由扰动形成的偏差，具有较高的控制精度和较强的抗扰能力。通过以

8、上的实例分析可得出闭环控制系统具有的特点：第一节自动控制与自动控制系统（1）系统的控制信号是给定值与反馈量的差值，故称为按偏差控制或反馈控制。（2）闭环系统有两种传输通道：前向通道和反馈通道。自动控制原理中主要讨论闭环控制系统。3．复合控制测量出外部作用，形成与外部作用相反的控制量与外部作用共同使被控量基本不受影响。前馈补偿控制复合控制具有两种基本形式.前馈补偿控制：复合控制：反馈控制+第一节自动控制与自动控制系统在外部作用下，由系统被控制量的变化产生调节和控制作用。