第1章_绪论分解ppt课件.ppt

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1、第1章绪论1.1自动控制的基本概念1.2自动控制系统的基本控制方式1.3自动控制系统的分类1.4自动控制系统的研究内容和对系统的基本要求控制：控制是指为了克服干扰的影响，达到期望的目标而对被控制对象中的某一个(或某些)物理量进行的操作。例：1.1自动控制的基本概念日常生活房屋的室内温度汽车的方向和速度洗衣机工业生产电网电压电机转速锅炉的温度和压力机器人的控制工业生产电网电压电机转速锅炉的温度和压力机器人的控制航空航天工业航天飞机的发射飞行器的姿态控制被控对象被控变量（简称被控量）人工控制：若由人来完成对被控量的控制1.1自动控制的基本概念例：人工控制的恒值水位系统自动控制：若

2、由自动控制装置代替人来完成这种操作自动控制的恒值水位系统1.1自动控制的基本概念在自动控制系统中某些装置被有机地组合在一起，代替了人工控制系统中的人的功能。由于这些装置担负着控制的功能，通常称之为控制器。1.1自动控制的基本概念自动控制可定义为：在无人参与的情况下，利用外加的设备或装置(称自动控制装置或控制器)使整个生产过程或工作机械(称被控对象)自动地按预定规律运行，或使其某个参数(称被控制量)按预定的要求变化。自动控制和人工控制的区别在于：自动控制系统可定义为：由被控对象和控制器按一定方式连接起来，以完成某种自动控制任务的有机整体。1.2自动控制系统的基本控制方式1.2.

3、1开环控制系统1.2.2闭环控制系统1.2.3复合控制系统定义：输出量（即被控量）对系统的控制作用无任何影响的控制系统。如洗衣机，数控机床等等。功放电动机n扰动负载电位器1.2.1开环控制系统-M功放+-+n激磁例：转速控制系统1.2.1开环控制系统开环控制系统结构图构造简单，维护容易。成本比相应的闭环系统低。不存在稳定性问题当输出量难于测量，或者要测量输出量在经济上不允许时，采用开环系统比较合适。开环控制系统的优点：开环控制精度不是很高。开环控制系统的缺点：定义：控制器与被控对象之间，不仅存在着正向作用，而且存在着反馈作用的控制系统，即系统的输出信号对控制量有直接的影响的系

4、统。M+n-电压放大器功放+-+-测速发电机→↑→↑n↓→↓→↑→n↑1.2.2闭环控制系统n-负载扰动电压放大器功放电动机测速机e+例：转速控制系统（闭环控制系统）工作原理：设负载扰动变化时(如变大)，则可见，该系统可以自动地进行转速调节，以减小或消除偏差。对于其他因素造成的转速变化，系统也可自动进行调节。1.2.2闭环控制系统闭环控制的实质：利用负反馈的作用来减小系统误差。自动控制的工作原理：通过测量，比较得到系统偏差，由偏差产生控制作用，由控制作用使偏差消除或减少，使被控量趋近于要求值。因此，闭环控制系统又称为反馈控制系统，也称为偏差控制系统。闭环控制系统的组成：就其工

5、作原理来说，闭环控制系统是由给定装置、比较元件、校正装置、放大元件、执行机构、检测元件和被控对象组成的。1.2.2闭环控制系统比较元件通常位于低功率的输入端，由于提供的偏差信号通常很微弱，因此须用放大元件将其放大，以便推动执行机构去控制被控对象。给定装置：其功能是给出与期望的被控量相对应的系统输入量（即参考输入信号或给定值）。执行机构：其功能是执行控制作用并驱动被控对象，使被控量按照预定的规律变化。校正装置：其功能是对偏差信号进行加工处理和运算，以形成合适的控制作用，或形成适当的控制规律，从而使系统的被控量按预定的规律变化。比较元件：其功能是将检测元件测量到的被控量的实际值，

6、与给定装置提供的给定值进行比较，求出它们之间的偏差。检测元件：其功能是测量被控制的物理量，并将其反馈到系统输入端。闭环控制系统组成给定装置：其功能是给出与期望的被控量相对应的系统输入量（即参考输入信号或给定值）。比较元件：其功能是将检测元件测量到的被控量的实际值，与给定装置提供的给定值进行比较，求出它们之间的偏差。放大元件：比较元件通常位于低功率的输入端，由于提供的偏差信号通常很微弱，因此须用放大元件将其放大，以便推动执行机构去控制被控对象。如果偏差是电信号，则可用集成电路和晶闸管等元器件所构成的电压放大器和功率放大器来进行放大。执行机构：其功能是执行控制作用并驱动被控对象，

7、使被控量按照预定的规律变化。1.2.2闭环控制系统闭环控制系统组成检测元件：其功能是测量被控制的物理量，并将其反馈到系统输入端。在闭环控制系统中检测元件及相关的元器件构成系统的反馈装置。如果被测量的物理量为电量，一般用电阻、电位器、电流互感器和电压互感器等来测量；如果被测量的物理量为非电量，通常检测元件应将其转换为电量，以便于处理。1.2.2闭环控制系统校正装置：由于被控对象和执行机构的性能难于满足要求，在构成控制系统时，通常需要引入校正装置对其性能进行校正。校正装置的功能是对偏差信号进行加工处理和运算