数字技术控制概论ppt课件.ppt

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1、开课目的和任务工业控制是计算机的一个重要应用领域，计算机控制正是为了适应这一领域的需要而发展起来的一门专业技术。它主要研究如何将计算机技术和自动控制理论应用于工业生产过程，并设计出所需要的计算机控制系统。目的在于使学生了解和掌握以微机为核心组成的控制系统的硬件、软件基础知识和基本应用技术。开课目的和任务本课程是自动化专业的专业主干课程之一。自动控制理论，计算机硬件技术基础，现代控制理论，运动控制系统，过程控制系统。自动控制在无人直接参与的情况下，利用控制装置，使工作机械、或生产过程（被控对象）的某一个物理量（被控量）按预定的规律（给定量）运行。自动控制理论发展简史经典控制理

2、论(19世纪初)专家系统模糊控制神经网络遗传算法时域法复域法(根轨迹法)频域法现代控制理论(20世纪60年代)线性系统自适应控制最优控制鲁棒控制最佳估计容错控制系统辨识集散控制大系统复杂系统智能控制理论(20世纪70年代)基本控制方式1.开环控制2.闭环控制3.复合控制（1）闭环控制系统闭环控制系统--闭环控制系统中，测量变送器对被控对象进行检测，把被控量如温度、压力等物理量转换成电信号再反馈到控制器中，控制器将此测量值与给定值进行比较形成偏差输入，并按照一定的控制规律产生相应的控制信号驱动执行器工作，执行器产生的操纵变量使被控对象的被控量跟踪趋近给定值，从而实现自动控制稳

3、定生产的目的。这种信号传递形成了闭合回路，所以称此为按偏差进行控制的闭环反馈控制系统。euqy控制器执行器被控对象测量变送器偏差给定值控制作用操纵变量被控量测量值r+_zf干扰图1-1闭环控制系统（2）开环控制系统开环控制系统--不同于闭环系统，它不需要被控对象的测量反馈信号，控制器直接根据给定值驱动执行器去控制被控对象，所以这种信号的传递是单方向的。开环控制系统不能自动消除被控量与给定值之间的偏差，其控制性能不如闭环系统。uqy控制器执行器被控对象给定值控制作用操纵变量被控量r(b)开环控制系统开环控制与闭环控制各有优缺点，应对其优缺点有所了解。本课主要讨论和研究闭环控制

4、系统。开环控制系统不能自动消除被控参数偏离给定值所带来的误差。控制系统中产生的误差全部反映在被控参数上。与闭环控制系统相比，它的控制性能较差。★开环控制系统：结构比较简单，成本较低。缺点是控制精度不高，抑制干扰能力差，而且对系统参数变化比较敏感。一般用于可以不考虑外界影响或精度要求不高的场合，如洗衣机、交通灯的控制等。开环控制系统与闭环控制系统的比较★闭环控制系统：不论是输入信号的变化，或者干扰的影响，或者系统内部的变化，只要是被控量偏离了规定值，都会产生相应的作用去消除偏差。因此，闭环控制抑制干扰能力强，与开环控制相比，系统对参数变化不敏感，可以选用不太精密的元件构成较为

5、精密的控制系统，获得满意的动态特性和控制精度。但是采用反馈装置需要添加元部件，造价较高，同时也增加了系统的复杂性，如果系统的结构参数选取不适当，控制过程可能变得很差，甚至出现振荡或发散等不稳定的情况，因此，如何分析系统，合理选择系统的结构参数，从而获得满意的系统性能，是自动控制理论必须研究解决的问题。?反馈控制只有在外部作用(输入信号或干扰)对控制对象产生影响之后才能做出相应的控制。尤其当控制对象具有较大延迟时间时，反馈控制不能及时地影响输出的变化，会影响系统输出的平稳性。前馈控制能使系统及时感受输入信号，使系统在偏差即将产生之前就注意纠正偏差。将前馈控制和反馈控制结合起来

6、，构成复合控制，可以有效提高系统的控制精度。复合控制？例1炉温控制系统炉温控制系统方框图炉温控制系统方框图方框图中各符号的意义元部件方框（块）图信号（物理量）及传递方向中的符号比较点引出点表示负反馈例2函数记录仪函数记录仪方框图水温调节系统水温调节系统工作原理图??工作原理：温度传感器不断测量交换器出口处的实际水温，并在温度控制器中与给定温度相比较，若低于给定温度，其偏差值使蒸汽阀门开大，进入热交换器的蒸汽量加大，热水温度升高，直至偏差为零。如果由于某种原因，冷水流量加大，则流量值由流量计测得，通过温度控制器，开大阀门，使蒸汽量增加，提前进行控制，实现按冷水流量进行顺馈补偿

7、，保证热交换器出口的水温不发生大的波动。其中，热交换器是被控对象，实际热水温度为被控量，给定量（希望温度）在控制器中设定；冷水流量是干扰量。这是一个按干扰补偿的复合控制系统。控制系统的组成(1)被控对象控制系统测量元件比较元件控制装置放大元件执行机构校正装置给定元件控制系统的组成(2)控制系统的分类按给定信号的形式按系统是否满足叠加原理按系统参数是否随时间变化按信号传递的形式按输入输出变量的多少恒值系统/随动系统线性系统/非线性系统定常系统/时变系统连续系统/离散系统单变量系统/多变量系统??对控制系统的基本要求1