《控制工程基礎(chǔ)》課件胡步發(fā)2008.7《控制工程基礎(chǔ)》課件胡步發(fā)1第1章控制系統(tǒng)的基本概念1.0緒論1.1控制系統(tǒng)的工作原理及其組成1.2控制系統(tǒng)的基本類型1.3對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求第1章控制系統(tǒng)的基本概念1.0緒論21.0緒論知識(shí)點(diǎn)：控制工程發(fā)展概況，工作原理及其組成，基本類型，基本要求。重點(diǎn)：控制工程的工作原理。難點(diǎn)：控制工程的組成。1.0緒論知識(shí)點(diǎn)：控制工程發(fā)展概況，工作原理及其組成，基本3控制工程：是一門新型的科學(xué)技術(shù)，也是一門邊緣學(xué)科。它的理論基礎(chǔ)是工程控制論?？刂乒こ蹋?發(fā)展歷史1000多年前：指南針、銅壺滴漏計(jì)時(shí)器、天文儀器。發(fā)展歷史1000多年前：指南針、銅壺滴漏計(jì)時(shí)器、天文儀器。5瓦特：(1788年)發(fā)明了蒸汽機(jī)飛球調(diào)速器，充實(shí)了“經(jīng)典控制理論”。唐·溫庭筠《雞鳴埭歌》：“銅壺漏斷夢(mèng)初覺，寶馬塵高人未知?！?/p>

瓦特：(1788年)發(fā)明了蒸汽機(jī)飛球調(diào)速器，充實(shí)了“經(jīng)典6主要發(fā)展是在第二次世界大戰(zhàn)期間及之后。

二次大戰(zhàn)期間：由于建造飛機(jī)自動(dòng)駕駛儀、雷達(dá)跟蹤系統(tǒng)、火炮瞄準(zhǔn)系統(tǒng)等軍事裝備的需要，從而推動(dòng)了控制理論的發(fā)展。主要發(fā)展是在第二次世界大戰(zhàn)期間及之后。二次大戰(zhàn)期間：7第1章+控制系統(tǒng)的基本概念總課件8第1章+控制系統(tǒng)的基本概念總課件9第1章+控制系統(tǒng)的基本概念總課件10第1章+控制系統(tǒng)的基本概念總課件11第1章+控制系統(tǒng)的基本概念總課件12第1章+控制系統(tǒng)的基本概念總課件13二次大戰(zhàn)之后，日趨成熟。1948年J.Wiener（威納）發(fā)表了《控制論》，形成經(jīng)典控制理論。

1954年，錢學(xué)森發(fā)表《工程控制論》。二次大戰(zhàn)之后，日趨成熟。1450年代未60年代初，又一個(gè)發(fā)展時(shí)期，形成現(xiàn)代控制理論：導(dǎo)彈制導(dǎo)、數(shù)控技術(shù)、空間技術(shù)發(fā)展需要和計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟。近十幾年來，現(xiàn)代控制理論在最優(yōu)濾波、系統(tǒng)辨識(shí)、自適應(yīng)控制、智能控制等方面又有重大進(jìn)展。

50年代未60年代初，又一個(gè)發(fā)展時(shí)期，形成現(xiàn)代控制理論：導(dǎo)彈15控制工程的發(fā)展與控制理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)的發(fā)展息息相關(guān)，控制理論正在與模糊數(shù)學(xué)、分形幾何、混沌理論、灰色理論、人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳基因等學(xué)科的交叉、滲透和結(jié)合中不斷發(fā)展?？刂乒こ痰陌l(fā)展與控制理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)的發(fā)展息息16對(duì)“現(xiàn)代控制理論”有突出貢獻(xiàn)的科學(xué)家1892年(俄國)：李稚普諾夫（穩(wěn)定性）；1956年(前蘇聯(lián))：蓬特里亞京(極大值理論)；1957年(美國)：貝爾曼(動(dòng)態(tài)規(guī)劃理論)；1960年(美國)：卡爾曼(卡爾曼濾波理論)。

返回對(duì)“現(xiàn)代控制理論”有突出貢獻(xiàn)的科學(xué)家1892年(俄國)：李稚171.1控制系統(tǒng)的工作原理及其組成1.1.1控制系統(tǒng)的工作原理1.1.2開環(huán)控制和閉環(huán)控制1.1.3閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成1.1控制系統(tǒng)的工作原理及其組成1.1.1控制系統(tǒng)的工181.1.1控制系統(tǒng)的工作原理1、人工控制的恒溫箱系統(tǒng)2、恒溫箱的自動(dòng)控制系統(tǒng)

1.1.1控制系統(tǒng)的工作原理1、人工控制的恒溫箱系統(tǒng)191.人工控制的恒溫箱系統(tǒng)恒溫箱控制系統(tǒng)（分析控制系統(tǒng)的工作原理）1.人工控制的恒溫箱系統(tǒng)恒溫箱控制系統(tǒng)（分析控制系統(tǒng)的工作20人工調(diào)節(jié)過程可歸結(jié)如下：(1)觀測(cè)由測(cè)量元件(溫度計(jì))測(cè)出的恒溫箱內(nèi)的溫度(被控制量)；(2)與要求的溫度值(給定值)進(jìn)行比較，得出偏差的大小和方向；(3)根據(jù)偏差的大小和方向再進(jìn)行控制。人工調(diào)節(jié)過程可歸結(jié)如下：(1)觀測(cè)由測(cè)量元件(溫度計(jì))測(cè)出的21當(dāng)恒溫箱內(nèi)溫度高于所要求的給定溫度值時(shí)，調(diào)整調(diào)壓器使電流減小，溫度降低。若溫度低于給定的值，則調(diào)整調(diào)壓器，使電流增加，溫度升到正常范圍。當(dāng)恒溫箱內(nèi)溫度高于所要求的給定溫度值時(shí)，調(diào)整調(diào)壓器使電流減22當(dāng)然可以用一個(gè)控制器來代替人的職能，把人工控制變成一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)。

總結(jié)：人工控制過程就是“檢測(cè)偏差再糾正偏差”的過程。當(dāng)然可以用一個(gè)控制器來代替人的職能，把人工控制變成一個(gè)自232.恒溫箱的自動(dòng)控制系統(tǒng)

2.恒溫箱的自動(dòng)控制系統(tǒng)24note:?u=u1-u2當(dāng)偏差信號(hào)?u=0時(shí)電動(dòng)機(jī)才停轉(zhuǎn)！

note:25綜上所述，可以歸納自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作過程如下：

(1)檢測(cè)輸出量的實(shí)際值；(2)將實(shí)際值與給定值(輸入量)進(jìn)行比較得出偏差值；(3)用偏差值產(chǎn)生控制調(diào)節(jié)作用去消除偏差。

綜上所述，可以歸納自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作過程如下：(1)檢測(cè)輸26“恒溫箱溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)”的職能框圖如下：

note:?代表比較元件；箭頭代表作用方向；每個(gè)職能框代表一個(gè)環(huán)節(jié)。每個(gè)環(huán)節(jié)的作用是單向的，其輸出受輸入控制。返回“恒溫箱溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)”的職能框圖如下：note:?代表271.1.2開環(huán)控制和閉環(huán)控制1、開環(huán)控制系統(tǒng)2、閉環(huán)控制系統(tǒng)3、半閉環(huán)控制系統(tǒng)1.1.2開環(huán)控制和閉環(huán)控制1、開環(huán)控制系統(tǒng)281開環(huán)控制系統(tǒng)定義：如果系統(tǒng)只是根據(jù)輸入量和干擾量進(jìn)行控制，而輸出端和輸入端之間不存在反饋回路，輸出量在整個(gè)控制過程中對(duì)系統(tǒng)的控制不產(chǎn)生任何影響，這樣的系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。1開環(huán)控制系統(tǒng)定義：29“數(shù)控機(jī)床的開環(huán)控制系統(tǒng)”如下：

note:開環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，成本低；開環(huán)系統(tǒng)的缺點(diǎn)：當(dāng)控制過程受到各種擾動(dòng)因素影響時(shí)，將會(huì)直接影響輸出量，而系統(tǒng)不能自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償?！皵?shù)控機(jī)床的開環(huán)控制系統(tǒng)”如下：note:302閉環(huán)控制系統(tǒng)定義：

如果系統(tǒng)的輸出端和輸入端之間存在反饋回路，輸出量對(duì)控制過程產(chǎn)生直接影響，這種系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。

2閉環(huán)控制系統(tǒng)定義：31note:①反饋控制系統(tǒng)必是閉環(huán)控制系統(tǒng)；②前述的恒溫箱溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)就是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)；③閉環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：控制精度高，不管遇到什么干擾，只要被控制量的實(shí)際值偏離給定值，閉環(huán)控制就會(huì)產(chǎn)生控制作用來減小這一偏差；note:①反饋控制系統(tǒng)必是閉環(huán)控制系統(tǒng)；32

閉環(huán)系統(tǒng)的缺點(diǎn)：由于是靠偏差進(jìn)行控制的，因此，在整個(gè)控制過程中始終存在著偏差，由于元件的慣性(如負(fù)載的慣性)，若參數(shù)配置不當(dāng)，很容易引起振蕩，使系統(tǒng)不穩(wěn)定，而無法工作。所以，在閉環(huán)控制系統(tǒng)中精度和穩(wěn)定性之間總存在著矛盾，必須合理地解決。

閉環(huán)系統(tǒng)的缺點(diǎn)：由于是靠偏差進(jìn)行控制的，因此，在整個(gè)控制333半閉環(huán)控制系統(tǒng)定義：如果控制系統(tǒng)的反饋信號(hào)不是直接從系統(tǒng)的輸出端引出，而是間接地取自中間的測(cè)量元件（例如在數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)中，若將位置檢測(cè)裝置安裝在傳動(dòng)絲杠的端部，間接測(cè)量工作臺(tái)的實(shí)際位移），則這種系統(tǒng)稱為半閉環(huán)控制系統(tǒng)。3半閉環(huán)控制系統(tǒng)定義：34半閉環(huán)控制系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)半閉環(huán)控制系統(tǒng)可以獲得比開環(huán)系統(tǒng)更高的控制精度，但比閉環(huán)系統(tǒng)要低；與閉環(huán)系統(tǒng)相比，它易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定。目前大多數(shù)數(shù)控機(jī)床都采用這種半閉環(huán)控制控制進(jìn)給伺服系統(tǒng)。返回半閉環(huán)控制系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)半閉環(huán)控制系統(tǒng)可以獲得比開環(huán)系統(tǒng)更高的351.1.3閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成1.1.3閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成36說明：

包括：給定元件、反饋元件、比較元件、放大元件、執(zhí)行元件及校正元件。給定元件：用于產(chǎn)生給定信號(hào)或輸入信號(hào)；反饋元件：測(cè)量被控制量或輸出量；比較元件：用來接收輸入信號(hào)和反饋信號(hào)并進(jìn)行比較，產(chǎn)生反映兩者差值的偏差信號(hào)；說明：包括：給定元件、反饋元件、比較元件、放大元件、執(zhí)行元37放大元件：對(duì)偏差信號(hào)進(jìn)行放大的元件；

執(zhí)行元件：直接對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行操縱的元件；校正元件：校正元件又稱校正裝置。串接在系統(tǒng)前向通路上的稱為串聯(lián)校正裝置，并接在反饋回路上的稱為并聯(lián)校正裝置。

返回放大元件：對(duì)偏差信號(hào)進(jìn)行放大的元件；返回381.2控制系統(tǒng)的基本類型1.2.1按輸入量的特征分類1.2.2按系統(tǒng)中傳遞信號(hào)的性質(zhì)分類1.2控制系統(tǒng)的基本類型1.2.1按輸入量的特征分類391.2.1按輸入量的特征分類1.恒值控制系統(tǒng)2.隨動(dòng)系統(tǒng)3.程序控制系統(tǒng)1.2.1按輸入量的特征分類1.恒值控制系統(tǒng)401.恒值控制系統(tǒng)定義：系統(tǒng)的輸入量是恒量，并且要求系統(tǒng)的輸出量相應(yīng)地保持恒定。工業(yè)生產(chǎn)中的溫度、壓力、流量、液面、速度等參數(shù)的控制，均屬此類。1.恒值控制系統(tǒng)定義：41定義：系統(tǒng)的輸入量是變化著的（甚至是隨機(jī)的），并且要求系統(tǒng)的輸出量能跟隨輸入量的變化而作出相應(yīng)的變化。隨動(dòng)系統(tǒng)在工業(yè)部門又稱伺服系統(tǒng)。

機(jī)械加工中的仿形機(jī)床和武器裝備中的火炮自動(dòng)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)以及導(dǎo)彈目標(biāo)自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)等均屬此類。2.隨動(dòng)系統(tǒng)定義：2.隨動(dòng)系統(tǒng)42右圖：為一隨動(dòng)系統(tǒng)右圖：為一隨動(dòng)系統(tǒng)43定義：這種系統(tǒng)的輸入量不為常值，但其變化規(guī)律是預(yù)先知道和確定的。可以預(yù)先將輸入量的變化規(guī)律編成程序，由該程序發(fā)出控制指令，在輸入裝置中再將控制指令轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)，經(jīng)過全系統(tǒng)的作用，使控制對(duì)象按指令的要求而運(yùn)動(dòng)。3.程序控制系統(tǒng)定義：3.程序控制系統(tǒng)44計(jì)算機(jī)繪圖儀就是典型的程序控制系統(tǒng)返回計(jì)算機(jī)繪圖儀就是典型的程序控制系統(tǒng)返回451.2.2按系統(tǒng)中傳遞信號(hào)的性質(zhì)分類1.連續(xù)控制系統(tǒng)2.離散控制系統(tǒng)1.2.2按系統(tǒng)中傳遞信號(hào)的性質(zhì)分類1.連續(xù)控制系統(tǒng)461.連續(xù)控制系統(tǒng)定義：系統(tǒng)中各部分傳遞的信號(hào)都是連續(xù)時(shí)間變量的系統(tǒng)稱為連續(xù)控制系統(tǒng)。1.連續(xù)控制系統(tǒng)定義：47note:①連續(xù)控制系統(tǒng)分為線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)；②能用線性微分方程描述的系統(tǒng)稱為線性系統(tǒng)，不能用線性微分方程描述、存在著非線性部件的系統(tǒng)稱為非線性系統(tǒng)。note:48定義：系統(tǒng)中某一處或數(shù)處的信號(hào)是脈沖序列或數(shù)字量傳遞的系統(tǒng)稱為離散控制系統(tǒng)(也稱數(shù)字控制系統(tǒng))。note:由計(jì)算機(jī)參與的控制系統(tǒng)肯定是離散控制系統(tǒng)。2.

離散控制系統(tǒng)定義：2.離散控制系統(tǒng)49note:連續(xù)控制系統(tǒng)和離散控制系統(tǒng)的信號(hào)形式有較大差別，因此在分析方法上也有明顯的不同；連續(xù)控制系統(tǒng)以微分方程來描述系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并用拉氏變換法求解微分方程；而離散系統(tǒng)則用差分方程來描述系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，用Z變換法引出脈沖傳遞函數(shù)來研究系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。

note:連續(xù)控制系統(tǒng)和離散控制系統(tǒng)的信號(hào)形式有較大差別，因50此外，還可以按系統(tǒng)部件的物理屬性分為機(jī)械、電氣、機(jī)電、液壓、氣動(dòng)、熱力等控制系統(tǒng)。返回返回511.3對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求

三大性能：穩(wěn)定、精確、快速

?穩(wěn)定性穩(wěn)定性就是指系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程的振蕩傾向及其恢復(fù)平衡狀態(tài)的能力。

穩(wěn)定性乃是保證控制系統(tǒng)正常工作的先決條件。1.3對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求三大性能：穩(wěn)定、精確、快速52?精確性控制系統(tǒng)的精確性即控制精度，一般以穩(wěn)態(tài)誤差來衡量。所謂穩(wěn)態(tài)誤差是指以一定變化規(guī)律的輸入信號(hào)作用于系統(tǒng)后，當(dāng)調(diào)整過程結(jié)束而趨于穩(wěn)定時(shí)，輸出量的實(shí)際值與期望值之間的誤差值。

?精確性53?快速性快速性是指當(dāng)系統(tǒng)的輸出量與輸入量之間產(chǎn)生偏差時(shí)，消除這種偏差的快慢程度。?快速性54note:?由于控制對(duì)象的具體情況不同，各種系統(tǒng)對(duì)穩(wěn)定、精確、快速這三方面的要求是各有側(cè)重的：例如，調(diào)速系統(tǒng)對(duì)穩(wěn)定性要求較嚴(yán)格，而隨動(dòng)系統(tǒng)則對(duì)快速性提出較高的要求；note:55?即使對(duì)于同一個(gè)系統(tǒng)，穩(wěn)、準(zhǔn)、快也是相互制約的。提高快速性，可能會(huì)引起強(qiáng)烈振蕩；改善了穩(wěn)定性，控制過程又可能過于遲緩，甚至精度也會(huì)變差。?即使對(duì)于同一個(gè)系統(tǒng)，穩(wěn)、準(zhǔn)、快也是相互制約的。提高快速性，56課后作業(yè)：P81-3,1-4。課間提問：試舉日常生活中的開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)，并說明它們的工作原理。返回課后作業(yè)：P81-3,1-4。課間提問：試舉日常生活中的開57《控制工程基礎(chǔ)》課件胡步發(fā)2008.7《控制工程基礎(chǔ)》課件胡步發(fā)58第1章控制系統(tǒng)的基本概念1.0緒論1.1控制系統(tǒng)的工作原理及其組成1.2控制系統(tǒng)的基本類型1.3對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求第1章控制系統(tǒng)的基本概念1.0緒論591.0緒論知識(shí)點(diǎn)：控制工程發(fā)展概況，工作原理及其組成，基本類型，基本要求。重點(diǎn)：控制工程的工作原理。難點(diǎn)：控制工程的組成。1.0緒論知識(shí)點(diǎn)：控制工程發(fā)展概況，工作原理及其組成，基本60控制工程：是一門新型的科學(xué)技術(shù)，也是一門邊緣學(xué)科。它的理論基礎(chǔ)是工程控制論。控制工程：61發(fā)展歷史1000多年前：指南針、銅壺滴漏計(jì)時(shí)器、天文儀器。發(fā)展歷史1000多年前：指南針、銅壺滴漏計(jì)時(shí)器、天文儀器。62瓦特：(1788年)發(fā)明了蒸汽機(jī)飛球調(diào)速器，充實(shí)了“經(jīng)典控制理論”。唐·溫庭筠《雞鳴埭歌》：“銅壺漏斷夢(mèng)初覺，寶馬塵高人未知。”

瓦特：(1788年)發(fā)明了蒸汽機(jī)飛球調(diào)速器，充實(shí)了“經(jīng)典63主要發(fā)展是在第二次世界大戰(zhàn)期間及之后。

二次大戰(zhàn)期間：由于建造飛機(jī)自動(dòng)駕駛儀、雷達(dá)跟蹤系統(tǒng)、火炮瞄準(zhǔn)系統(tǒng)等軍事裝備的需要，從而推動(dòng)了控制理論的發(fā)展。主要發(fā)展是在第二次世界大戰(zhàn)期間及之后。二次大戰(zhàn)期間：64第1章+控制系統(tǒng)的基本概念總課件65第1章+控制系統(tǒng)的基本概念總課件66第1章+控制系統(tǒng)的基本概念總課件67第1章+控制系統(tǒng)的基本概念總課件68第1章+控制系統(tǒng)的基本概念總課件69第1章+控制系統(tǒng)的基本概念總課件70二次大戰(zhàn)之后，日趨成熟。1948年J.Wiener（威納）發(fā)表了《控制論》，形成經(jīng)典控制理論。

1954年，錢學(xué)森發(fā)表《工程控制論》。二次大戰(zhàn)之后，日趨成熟。7150年代未60年代初，又一個(gè)發(fā)展時(shí)期，形成現(xiàn)代控制理論：導(dǎo)彈制導(dǎo)、數(shù)控技術(shù)、空間技術(shù)發(fā)展需要和計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟。近十幾年來，現(xiàn)代控制理論在最優(yōu)濾波、系統(tǒng)辨識(shí)、自適應(yīng)控制、智能控制等方面又有重大進(jìn)展。

50年代未60年代初，又一個(gè)發(fā)展時(shí)期，形成現(xiàn)代控制理論：導(dǎo)彈72控制工程的發(fā)展與控制理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)的發(fā)展息息相關(guān)，控制理論正在與模糊數(shù)學(xué)、分形幾何、混沌理論、灰色理論、人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳基因等學(xué)科的交叉、滲透和結(jié)合中不斷發(fā)展。控制工程的發(fā)展與控制理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)的發(fā)展息息73對(duì)“現(xiàn)代控制理論”有突出貢獻(xiàn)的科學(xué)家1892年(俄國)：李稚普諾夫（穩(wěn)定性）；1956年(前蘇聯(lián))：蓬特里亞京(極大值理論)；1957年(美國)：貝爾曼(動(dòng)態(tài)規(guī)劃理論)；1960年(美國)：卡爾曼(卡爾曼濾波理論)。

返回對(duì)“現(xiàn)代控制理論”有突出貢獻(xiàn)的科學(xué)家1892年(俄國)：李稚741.1控制系統(tǒng)的工作原理及其組成1.1.1控制系統(tǒng)的工作原理1.1.2開環(huán)控制和閉環(huán)控制1.1.3閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成1.1控制系統(tǒng)的工作原理及其組成1.1.1控制系統(tǒng)的工751.1.1控制系統(tǒng)的工作原理1、人工控制的恒溫箱系統(tǒng)2、恒溫箱的自動(dòng)控制系統(tǒng)

1.1.1控制系統(tǒng)的工作原理1、人工控制的恒溫箱系統(tǒng)761.人工控制的恒溫箱系統(tǒng)恒溫箱控制系統(tǒng)（分析控制系統(tǒng)的工作原理）1.人工控制的恒溫箱系統(tǒng)恒溫箱控制系統(tǒng)（分析控制系統(tǒng)的工作77人工調(diào)節(jié)過程可歸結(jié)如下：(1)觀測(cè)由測(cè)量元件(溫度計(jì))測(cè)出的恒溫箱內(nèi)的溫度(被控制量)；(2)與要求的溫度值(給定值)進(jìn)行比較，得出偏差的大小和方向；(3)根據(jù)偏差的大小和方向再進(jìn)行控制。人工調(diào)節(jié)過程可歸結(jié)如下：(1)觀測(cè)由測(cè)量元件(溫度計(jì))測(cè)出的78當(dāng)恒溫箱內(nèi)溫度高于所要求的給定溫度值時(shí)，調(diào)整調(diào)壓器使電流減小，溫度降低。若溫度低于給定的值，則調(diào)整調(diào)壓器，使電流增加，溫度升到正常范圍。當(dāng)恒溫箱內(nèi)溫度高于所要求的給定溫度值時(shí)，調(diào)整調(diào)壓器使電流減79當(dāng)然可以用一個(gè)控制器來代替人的職能，把人工控制變成一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)。

總結(jié)：人工控制過程就是“檢測(cè)偏差再糾正偏差”的過程。當(dāng)然可以用一個(gè)控制器來代替人的職能，把人工控制變成一個(gè)自802.恒溫箱的自動(dòng)控制系統(tǒng)

2.恒溫箱的自動(dòng)控制系統(tǒng)81note:?u=u1-u2當(dāng)偏差信號(hào)?u=0時(shí)電動(dòng)機(jī)才停轉(zhuǎn)！

note:82綜上所述，可以歸納自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作過程如下：

(1)檢測(cè)輸出量的實(shí)際值；(2)將實(shí)際值與給定值(輸入量)進(jìn)行比較得出偏差值；(3)用偏差值產(chǎn)生控制調(diào)節(jié)作用去消除偏差。

綜上所述，可以歸納自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作過程如下：(1)檢測(cè)輸83“恒溫箱溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)”的職能框圖如下：

note:?代表比較元件；箭頭代表作用方向；每個(gè)職能框代表一個(gè)環(huán)節(jié)。每個(gè)環(huán)節(jié)的作用是單向的，其輸出受輸入控制。返回“恒溫箱溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)”的職能框圖如下：note:?代表841.1.2開環(huán)控制和閉環(huán)控制1、開環(huán)控制系統(tǒng)2、閉環(huán)控制系統(tǒng)3、半閉環(huán)控制系統(tǒng)1.1.2開環(huán)控制和閉環(huán)控制1、開環(huán)控制系統(tǒng)851開環(huán)控制系統(tǒng)定義：如果系統(tǒng)只是根據(jù)輸入量和干擾量進(jìn)行控制，而輸出端和輸入端之間不存在反饋回路，輸出量在整個(gè)控制過程中對(duì)系統(tǒng)的控制不產(chǎn)生任何影響，這樣的系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。1開環(huán)控制系統(tǒng)定義：86“數(shù)控機(jī)床的開環(huán)控制系統(tǒng)”如下：

note:開環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，成本低；開環(huán)系統(tǒng)的缺點(diǎn)：當(dāng)控制過程受到各種擾動(dòng)因素影響時(shí)，將會(huì)直接影響輸出量，而系統(tǒng)不能自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。“數(shù)控機(jī)床的開環(huán)控制系統(tǒng)”如下：note:872閉環(huán)控制系統(tǒng)定義：

如果系統(tǒng)的輸出端和輸入端之間存在反饋回路，輸出量對(duì)控制過程產(chǎn)生直接影響，這種系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。

2閉環(huán)控制系統(tǒng)定義：88note:①反饋控制系統(tǒng)必是閉環(huán)控制系統(tǒng)；②前述的恒溫箱溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)就是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)；③閉環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：控制精度高，不管遇到什么干擾，只要被控制量的實(shí)際值偏離給定值，閉環(huán)控制就會(huì)產(chǎn)生控制作用來減小這一偏差；note:①反饋控制系統(tǒng)必是閉環(huán)控制系統(tǒng)；89

閉環(huán)系統(tǒng)的缺點(diǎn)：由于是靠偏差進(jìn)行控制的，因此，在整個(gè)控制過程中始終存在著偏差，由于元件的慣性(如負(fù)載的慣性)，若參數(shù)配置不當(dāng)，很容易引起振蕩，使系統(tǒng)不穩(wěn)定，而無法工作。所以，在閉環(huán)控制系統(tǒng)中精度和穩(wěn)定性之間總存在著矛盾，必須合理地解決。

閉環(huán)系統(tǒng)的缺點(diǎn)：由于是靠偏差進(jìn)行控制的，因此，在整個(gè)控制903半閉環(huán)控制系統(tǒng)定義：如果控制系統(tǒng)的反饋信號(hào)不是直接從系統(tǒng)的輸出端引出，而是間接地取自中間的測(cè)量元件（例如在數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)中，若將位置檢測(cè)裝置安裝在傳動(dòng)絲杠的端部，間接測(cè)量工作臺(tái)的實(shí)際位移），則這種系統(tǒng)稱為半閉環(huán)控制系統(tǒng)。3半閉環(huán)控制系統(tǒng)定義：91半閉環(huán)控制系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)半閉環(huán)控制系統(tǒng)可以獲得比開環(huán)系統(tǒng)更高的控制精度，但比閉環(huán)系統(tǒng)要低；與閉環(huán)系統(tǒng)相比，它易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定。目前大多數(shù)數(shù)控機(jī)床都采用這種半閉環(huán)控制控制進(jìn)給伺服系統(tǒng)。返回半閉環(huán)控制系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)半閉環(huán)控制系統(tǒng)可以獲得比開環(huán)系統(tǒng)更高的921.1.3閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成1.1.3閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成93說明：

包括：給定元件、反饋元件、比較元件、放大元件、執(zhí)行元件及校正元件。給定元件：用于產(chǎn)生給定信號(hào)或輸入信號(hào)；反饋元件：測(cè)量被控制量或輸出量；比較元件：用來接收輸入信號(hào)和反饋信號(hào)并進(jìn)行比較，產(chǎn)生反映兩者差值的偏差信號(hào)；說明：包括：給定元件、反饋元件、比較元件、放大元件、執(zhí)行元94放大元件：對(duì)偏差信號(hào)進(jìn)行放大的元件；

執(zhí)行元件：直接對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行操縱的元件；校正元件：校正元件又稱校正裝置。串接在系統(tǒng)前向通路上的稱為串聯(lián)校正裝置，并接在反饋回路上的稱為并聯(lián)校正裝置。

返回放大元件：對(duì)偏差信號(hào)進(jìn)行放大的元件；返回951.2控制系統(tǒng)的基本類型1.2.1按輸入量的特征分類1.2.2按系統(tǒng)中傳遞信號(hào)的性質(zhì)分類1.2控制系統(tǒng)的基本類型1.2.1按輸入量的特征分類961.2.1按輸入量的特征分類1.恒值控制系統(tǒng)2.隨動(dòng)系統(tǒng)3.程序控制系統(tǒng)1.2.1按輸入量的特征分類1.恒值控制系統(tǒng)971.恒值控制系統(tǒng)定義：系統(tǒng)的輸入量是恒量，并且要求系統(tǒng)的輸出量相應(yīng)地保持恒定。工業(yè)生產(chǎn)中的溫度、壓力、流量、液面、速度等參數(shù)的控制，均屬此類。1.恒值控制系統(tǒng)定義：98定義：系統(tǒng)的輸入量是變化著的（甚至是隨機(jī)的），并且要求系統(tǒng)的輸出量能跟隨輸入量的變化而作出相應(yīng)的變化。隨動(dòng)系統(tǒng)在工業(yè)部門又稱伺服系統(tǒng)。

機(jī)械加工中的仿形機(jī)床和武器裝備中的火炮自動(dòng)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)以及導(dǎo)彈目標(biāo)自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)等均屬此類。2.隨動(dòng)系統(tǒng)定義：2.隨動(dòng)系統(tǒng)99右圖：為一隨動(dòng)系統(tǒng)右圖：為一隨動(dòng)系統(tǒng)100定義：這種系統(tǒng)的輸入量不為常值，但其變化規(guī)律是預(yù)先知道和確定的。可以預(yù)先將輸入量的變化規(guī)律編成程序，由該程序發(fā)出控制指令，在輸入裝置中再將控制指令轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)，經(jīng)過全系統(tǒng)的作用，使控制對(duì)象按指令的要求而運(yùn)動(dòng)。3.程序控制系統(tǒng)定義：3.程序控制系統(tǒng)101計(jì)算機(jī)繪圖儀就是典型的程序控制系統(tǒng)返回計(jì)算機(jī)繪圖儀就是典型的程序控制系統(tǒng)返回1021.2.2按系統(tǒng)中傳遞信號(hào)的性質(zhì)分類1.連續(xù)控制系統(tǒng)2.離散控制系統(tǒng)1.2.2按系統(tǒng)中傳遞信號(hào)的性質(zhì)分類1.連續(xù)控制系統(tǒng)1031.連續(xù)控制系統(tǒng)定義：系統(tǒng)中各部分傳遞的信號(hào)都是連續(xù)時(shí)間變量的系統(tǒng)稱為連續(xù)控制系統(tǒng)。1.連續(xù)控制系統(tǒng)定