自动控制原理.pptx

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1、第1章自动控制系统的基本知识1.1自动控制的基本概念1.2自动控制系统的组成与系统原理框图1.3控制系统的分类1.4对自动控制系统的基本要求返回1.1自动控制的基本概念1.1.1自动控制自动控制是在人工控制的基础上发展起来的。以水箱液位控制系统为例，如图1一1所示，工艺要求保持水箱中的液位恒定。当出水量发生变化时，水箱水位会上下变动，操作者用眼睛观察液位计中液位的高低，通过神经系统告诉大脑;经过大脑的思考，与要求的水位进行比较，得出偏差的大小和方向，根据经验由大脑发出命令;用双手去控制进水阀的开度，引起进水量发生变化，最终使水箱中的液位达到要求的高度。

2、下一页返回1.1自动控制的基本概念1.1.2常用术语(1)被控对象。将需要控制的设备或生产过程称为被控对象，简称对象。本例中的被控对象是水箱。(2)被控量。将被控对象运行时需要控制的参数称为被控量，用c(t)表示。本例中的被控量是水箱液位。(3)给定值。工艺要求被控量所要达到的数值称为给定值、设定值或参考输入，用r(t)表示。(4)扰动量。将引起被控量变化的一切因素称为干扰量或扰动量，简称扰动，用d(t)表示。自动控制的口的就是在没有人直接参与的情况下，被控对象在各种扰动d(t)的作用下，始终能保证被控量等于给定值或接近给定值。数学表达式为返回上一页1

3、.2自动控制系统的组成与系统原理框图1.2.1自动控制系统的组成自动控制系统主要是由被控对象和自动控制装置组成的。水箱液位自动控制系统如图1-2所示，工艺要求保持液位恒定。为了控制好水箱液位，控制系统需包括以下几个部分:(1)检测变送装置(或传感器)。将被控量的实际数值，转化为某种便于传送、符合规范、标准统一的信号的装置，称为检测变送装置或传感器。本例中的压力变送器就是检测变送装置，它实时测出被控量的实际数值，并送出一个相应规范的、标准统一的信号作为被控量的测量值。cm(t)，它相当于人工控制中“眼”的作用。下一页返回1.2自动控制系统的组成与系统原理

4、框图(2)控制装置。接收检测变送装置送来的被控量的测量信号。cm(t)，并与工艺上要求的给定值信号r(t)进行比较，再根据比较的结果—偏差信号的极性与大小，按照一定的控制规律或算法，发出相应的控制信号u(t)。本例中的智能控制仪，可起相当于人工控制中“脑”的作用，用于比较、决策并发出控制命令。可见，控制装置是自动控制系统中最关键、核心的组成部分。(3)执行装置(或执行器)。接收控制装置输出的控制信号u(t)，并将其转变为一个能对被控对象实际施加的控制作用。本例中的进水阀，可起相当于人工控制中“手”的作用，能依据大脑发出的控制命令，来改变控制阀的流量。上

5、一页下一页返回1.2自动控制系统的组成与系统原理框图1.2.2自动控制系统的原理框图为了表明自动控制系统的组成以及信号之间的传递关系，在控制中经常使用自动控制系统的原理框图，简称系统框图或系统方块图。图1-3就是自动控制系统的原理框图。控制系统的原理框图是由4部分组成的。1.环节环节为图中方框，指自动控制系统中的各个组成部分。2.作用线作用线为图中箭头线，指朝向方框的作用线，称为该环节的输入量(或输入信号)，它是引起该环节运动的原因;背向方框的作用线，称为该环节的输出量(或输出信号)，它是该环节在输入量作用下，所引起的运动结果。信号在每个环节中只能按箭

6、头方向单向传递。上一页下一页返回1.2自动控制系统的组成与系统原理框图3.比较点或综合点、汇交点其为图1一3中用“”符号表示的点。偏差信号e(t)的定义为:4.分叉点或引出点其系图1一3中用符号““表示的点。图1-3中，被控量e(t)一方面作为被控对象的输出量往外输出，同时又被作为检测变送装置的输入量，把一个信号大小不变地同时送到不同的地方。从图1-3可以看出，整个自动控制系统输入量为给定值e(t)和扰动量d(t)，输出量为被控量e(t)。上一页下一页返回1.2自动控制系统的组成与系统原理框图把系统(或环节)的输出信号直接或经过一些环节又送回到输入端的

7、做法叫做反馈。如图1一3所示，把系统的输出信号通过检测变送装置送回到系统输入端的就是反馈。当系统反馈信号取负值，并与给定值相加时，属于负反馈;当反馈信号取正值，与给定值相加时，属于正反馈。自动控制系统的主反馈一般是负反馈。从系统的输入量r(t)沿着箭头方向到系统的输出量c(t)，称该信号通道为前向通道。而从系统的输出量沿着箭头方向到系统的输入端，则称该信号通道为反馈通道。上一页返回1.3控制系统的分类1.3.1自动控制的基本方式控制系统的分类方法有很多，首先介绍自动控制的基本方式。自动控制系统有两种最基本的形式，即开环控制和闭环控制。1.开环控制开环控

8、制不存在反馈环节，只有信号的前向通道，没有反馈通道，如图1一7所示。这种控制方式的结构比较简单