第1章程控数字交换技术概述

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1、第一章自动控制理论的一般概念1.1自动控制系统一般概念1.2自动控制的基本方式1.3典型控制系统举例1.4对控制系统的基本要求在没有人直接参与的情况下，采用控制装置或机械使被控制对象达到预期的目标。自动控制自动控制研究的内容：经典控制理论现代控制理论经典控制理论主要研究的对象对单输入单输出线性定常系统的分析和设计问题现代控制理论现代控制理论研究对象:多输入、多输出、时变参数、高精度复杂系统的分析和设计问题研究对象数学工具分析方法局限性经典控制理论单I/O线性定常系统微分方程，传递函数时域法频域法根轨迹法对复杂多

2、变量系统、时变和非线性系统无能为力现代控制理论多输入-多输出变系数，非线性等系统线性代数、矩阵理论状态空间法比较繁琐（但由于计算机技术的迅速发展，已克服)闭环控制复合控制开环控制1-2自动控制的基本方式1-2自动控制的基本方式一.开环控制例:电炉温度控制系统分析控制组成(a)原理图温度计加热电阻丝u~220Vk输入量控制装置被控对象输出量术语(电源)输出量输入量开关加热电阻丝电炉恒温箱受控对象(温度)扰动量控制装置(b)方块图扰动输出量输入量控制装置受控对象开环控制系统的方框图温度计加热电阻丝u~220Vk开环

3、控制系统特点：信号从输入到输出无反馈,单向传递.结构简单.控制精度不高,无法抑制扰动.开环控制控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制。分析控制过程u->tt　－－？温度计加热电阻丝u~220Vk控制器被控制对象给定值输出量控制的原理方框图控制方式：按给定值操纵。信号由给定值至输出量单向传递。一定的给定值对应一定的输出量。系统的控制精度取决于系统事先的调整精度。对于工作过程中受到的扰动或特性参数的变化无法自动补偿。结构简单，成本低廉，多用于系统结构参数稳定和扰动信号较弱的场合.例:直流电动机转速开

4、环控制系统。输出量对输入量没有影响的系统称为开环系统图示:人工电动机转速闭环控制系统二、闭环控制控制过程：控制任务：保持工作机械恒速运行.nuf@uuan反馈：输出量送回至输入端并与输入信号比较的过程负反馈：反馈的信号与输入信号相减而使偏差越来越小闭环控制:是指控制器与控制对象之间既有顺向作用有反向联系的控制过程。输入量输出量闭环控制典型方框图扰动输出影响输入，所以能削弱或抑制干扰；低精度元件可组成高精度系统；因为可能发生超调，振荡，所以稳定性很重要。特点：控制器被控制对象-三.开环控制与反馈控制的比较开环:优

5、点结构简单，成本低廉，工作稳定，当输入信号和扰动能预先知道时，控制效果较好。缺点不能自动修正被控制量的偏离，系统的元件参数变化以及外来的未知扰动对控制精度影响较大。闭环:优点具有自动修正被控制量出现偏离的能力，可以修正元件参数变化及外界扰动引起的误差，控制精度高。缺点：被控量可能出现振荡，甚至发散。四、闭环控制系统的术语和定义主反馈—与输出成正比或某种函数关系，但量纲与给定信号相同；偏差—给定信号与主反馈信号之差的信号；控制单元—接受偏差信号，通过转换与运算，产生期望的控制量；扰动—对系统输出产生不利影响的信号

6、；反馈环节—检测输出信号并转换与给定输入信号相同量纲的信号；输出量环节名称(或特性)输入量(a)(-)(b)re=r-bb(c)c引出点cc闭环控制系统的方框图方框图的组成：被控量偏差信号(-)参考输入信号r(t)调节器(或控制器)u(t)受控系统e(t)c(t)反馈信号控制量扰动给定控制环节放大元件执行机构受控对象反馈装置(测量元件)闭环系统的组成:尽管控制系统不同，复杂各异，但基本组成是类同的，即闭环系统的基本组成为：(1)比较元件；(2)放大元件；(3)执行元件；(4)校正元件；(5)被控对象；(6)测量

7、元件。放大整形串联校正变换放大执行元件被控对象测量元件并联校正--线性/非线性系统连续/离散性系统定常/时变性系统确定/不确定系统1.3典型控制系统举例按控制方式分按系统性能分按给定值变化规律分按给定值操纵的开环控制按干扰补偿的开环控制按偏差调节的闭环控制复合控制：闭环反馈为主，开环补偿为辅恒值系统随动系统程序控制系统(-)utug扰动给定装置放大器电动机转速反馈装置触发器晶阐管可控整流器控制装置受控对象n(b)方框图ueudoRP1ugR0R0R1-utRP2-+-++TGMudouc(a)原理图+复合控制

8、被控量输入信号(-)补偿装置控制装置受控对象按输入补偿按扰动补偿:控制方式的原理是利用对扰动信号的测量产生控制作用，以补偿扰动对输出量的影响。由于扰动信号经测量装置，控制器至被控对象的输出量是单向传递的，故属于开环控制方式。因此，控制精度有限.控制器被控制对象扰动输出量测量装置按扰动补偿例:一位置随动系统的工作原理图。控制任务：要求工作机械能够跟随指令机构同步转动,即要使工作机械的角位