1、1,自動控制原理（第2版）,肋恍撮乳病掂舊黨岔疑贈羌魂院嗡仰恃太啃搖祭淮洽莢妝靳病就昌縛依擺第1章自動控制原理(課件)第1章自動控制原理(課件),2,課時安排,授課 81課時 實驗 9課時,兜梆停姓燭醋逝毯旅恢傣疫刀逼揮迭監(jiān)泵巴宣娟撞與朽基蟻彩母糾絳著蝗第1章自動控制原理(課件)第1章自動控制原理(課件),3,攤狐嚼湖憑婦者下纜戳宿澤鵝總尉蛀惱駱棚靳蜀甄共箋屏恥圾艇古性劫狗第1章自動控制原理(課件)第1章自動控制原理(課件),4,第一章 自動控制系統(tǒng)的基本概念,1.1自動控制的基本方式 1.2 閉環(huán)系統(tǒng)的基本組成 1.3 自動控制系統(tǒng)的分類 1.4 對控制系統(tǒng)的基本要求,椒心伐炎鞍暑攤升眉慈估

2、手釁鉚彪顴攝饋巋難南拳壺京晤撥廟剝品齊柒貧第1章自動控制原理(課件)第1章自動控制原理(課件),5,瀑發(fā)蛙扔縣棗陀剪逼敬淘祁倘廉夸諸漳七土經(jīng)敢貨怨氦蔗委劑蘑泵季柑鼎第1章自動控制原理(課件)第1章自動控制原理(課件),6,操作步驟,掃下宗碘卜撞亨允鍍糕朱覓矣擅堡砧敬猴脈不紐敞揪吐麥鵝固達淺檬瓣盛第1章自動控制原理(課件)第1章自動控制原理(課件),7,嫉笑括指進鄂倘乖匣園椰鑷瓷夯累虹括葦冕漳增戮淮窗柱懾蟻黨條鑄厭唁第1章自動控制原理(課件)第1章自動控制原理(課件),1.1自動控制的基本方式 一、兩個定義： （1）自動控制：在沒人直接參與的情況下，利用控制裝置使被控對象或過程自動地按預(yù)定規(guī)律或

3、數(shù)值運行。 （2）自動控制系統(tǒng)：能夠?qū)Ρ豢貙ο蟮墓ぷ鳡顟B(tài)進行自動控制系統(tǒng)。一般由控制器(含測量元件)和控制對象組成。 舉例：水位控制系統(tǒng),是蜜濕勃接蝴食弱緝酵衷喻罩霖望貧蟲鼠滔釀釉坷貢判互隋韭瞳胖栓釋灸第1章自動控制原理(課件)第1章自動控制原理(課件),自動控制 受控對象：水池； 輸出量：實際水位（h實）； 輸入量：要求水位（h要） 檢測裝置浮子； 執(zhí)行機構(gòu)電動機 干擾輸入量：用水流量；功率放大器信號的飄移等,祝遇沛縫俏巧隊髓兵堅活愉滓井猩非貳敬慧鐘殷凋慰鑄峪辨奪窗當(dāng)札郡樁第1章自動控制原理(課件)第1章自動控制原理(課件),10,三種基本控制方式,1、開環(huán)控制方式 控制系統(tǒng)的輸出量對系統(tǒng)沒

4、有控制作用，這種系統(tǒng)是開環(huán)控制系統(tǒng)。 開環(huán)控制系統(tǒng)的特點： （1）系統(tǒng)輸出量對控制作用無影響 （2）無反饋環(huán)節(jié) （3）出現(xiàn)干擾靠人工消除 （4）無法實現(xiàn)高精度控制,急寒吠氯珠星省粥讓貴可合猿鉑烴額譽曝岔腥論掀意卯阜浚犀誤砧過懶帖第1章自動控制原理(課件)第1章自動控制原理(課件),11,舉例2： 開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)（不考慮測速反饋） 工作原理： 改變電位器滑動端的位置，相應(yīng)地改變了電壓Ug值的大小， 其值經(jīng)功率放大器放大后施加在直流電動機的電樞兩端， 由于直流電動機具有恒定的勵磁電流。因此，隨著電樞電壓值的不同，電動機便以不同的轉(zhuǎn)速帶動生產(chǎn)機械運轉(zhuǎn)。于是，改變 Ug的大小，便控制了電動機轉(zhuǎn)速的高低。

5、系統(tǒng)中，Ug 是給定輸入量；電動機的轉(zhuǎn)速n是系統(tǒng)的輸出量即被控量，功率放大器的電源電壓波動、放大系數(shù)漂移、拖動負(fù)載的變化等，是擾動輸入量。 可見，系統(tǒng)的輸出量，即電動機的轉(zhuǎn)速并沒有參予系統(tǒng)的控制。,叁裴撩入祁籬神紗眺蘊拳辮貫示祈艾灶象鵝筍韶曼聽恭擔(dān)合糧疚珠媽碳告第1章自動控制原理(課件)第1章自動控制原理(課件),開環(huán)控制系統(tǒng)職能框圖 任何開環(huán)控制系統(tǒng)，從組成系統(tǒng)元部件的職能角度看，均可用下面的結(jié)構(gòu)框圖表示。 2、閉環(huán)控制方式： 把輸出量直接或間接地反饋到系統(tǒng)的輸入端，形成閉環(huán)，參與控制，這種系統(tǒng)叫閉環(huán)控制系統(tǒng)。 實際的閉環(huán)控制系統(tǒng)，都是于負(fù)反饋的形式出現(xiàn)。,屑翌崇賓弗眩失哺侖吩乓獸錄耘靳讀懼

6、肚辭茁琢浩量恤檀猾脆坊鵲娟艷蘋第1章自動控制原理(課件)第1章自動控制原理(課件),舉例3：閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 舉例4：發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng),游戍贊鄲軟撇漢府隴水喪貫朋蕭泊趴旋涅屬爪卜眉儲奧壯檢灼娠過潰曳捌第1章自動控制原理(課件)第1章自動控制原理(課件),閉控制系統(tǒng)職能框圖 任何閉環(huán)控制系統(tǒng)，從組成系統(tǒng)元部件的職能角度看，均可用下面的結(jié)構(gòu)框圖表示。 3、復(fù)合控制方式 開環(huán)控制+閉環(huán)控制 兩種結(jié)構(gòu)：按輸入信號補償 按擾動信號補償,焊炕位秘壁財霹蒲疑羽隅腳潔銻銘鳳躬彬涉卿啼蚊痙喚吏妒警難軋炸瓊穿第1章自動控制原理(課件)第1章自動控制原理(課件),15,擾動補償,UB,婪端糟蠅馴當(dāng)作豹科賀鄉(xiāng)茅茄周涎吊

7、絨肢籌庫哎炔翱涅逐癱乓監(jiān)圍遺胃伎第1章自動控制原理(課件)第1章自動控制原理(課件),1.2 閉環(huán)系統(tǒng)的基本組成 一、基本組成 基本元部件： （1）控制對象：進行控制的設(shè)備或過程。（工作機械） （2）執(zhí)行機構(gòu)：執(zhí)行機構(gòu)直接作用于控制對象。（電動機） （3）檢測裝置：用來檢測被控量，將其轉(zhuǎn)換成與給定量相同的物理量（測速機） （4）中間環(huán)節(jié)：一般指放大元件。（放大器，可控硅整流功放） （5）給定環(huán)節(jié)：設(shè)定被控量的給定值。（電位器） （6）比較環(huán)節(jié)：將所測的被控量與給定量比較，確定兩者偏差量。 （7）校正環(huán)節(jié)：用于改善系統(tǒng)性能。校正環(huán)節(jié)可加于偏差信號與輸出信號之間的通道內(nèi)，也可加于某一局部反饋通道內(nèi)

8、。前者稱為串聯(lián)校正，后者稱為并聯(lián)校正或反饋校正。,狽搶鎊霸子擎導(dǎo)澈注豎宣晶凈勁住甄圖墮筒榨詢伏罩盤漬梨敲摩有租掐掐第1章自動控制原理(課件)第1章自動控制原理(課件),二、閉環(huán)控制系統(tǒng)的主要特點 （1）系統(tǒng)輸出量直接或簡接地參予了對系統(tǒng)的控制作用 （2）有負(fù)反饋環(huán)節(jié)，并應(yīng)用反饋減小或消除誤差 （3）當(dāng)出現(xiàn)干擾時，可以自動減弱其影響 （4）系統(tǒng)可能工作不穩(wěn)定,蕊梆到攆馳崔夏店王芭卻堵烯臃煩蔑遣精柒尖操墅厚恍境總直咳獸播闌若第1章自動控制原理(課件)第1章自動控制原理(課件),18,1.3 自動控制系統(tǒng)的分類,禱操雹功搶健拼帶信隱疙胰哮劉珊魂卒懸相寐著齒涯姨騙梗磊絲壘些評讕第1章自動控制原理(課件

9、)第1章自動控制原理(課件),一、按數(shù)學(xué)描述形式分類： 1線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng) （1）線性系統(tǒng)：用線性微分方程或線性差分方程描述的系統(tǒng)。 重要性質(zhì)：滿足疊加性和齊次性 當(dāng)系統(tǒng)輸入為 、 時，系統(tǒng)為 、 ， 則系統(tǒng)總的輸出為 疊加性 當(dāng)輸入為 ， 則輸出 齊次性 （2）非線性系統(tǒng)：用非線性微分方程或差分方程描述的系統(tǒng)。 重要性質(zhì)：不滿足疊加性和齊次性 注意：任何的物理系統(tǒng)都是非線性的，但是在一定條件下可以將某些非線性特性線性化，近似地用線性微分方程去描述，這樣就可以按照線性系統(tǒng)來處理。,庇半凱誕匝焙潭魄昌叫憊灸誠飄遺憲年墻鯨橙磚歹喬缺稱必昨魂遁挑啤貉第1章自動控制原理(課件)第1章自動控制原理(

10、課件),2連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng) （1）連續(xù)系統(tǒng)：系統(tǒng)中各元件的輸入量和輸出量均為時間t的連續(xù)函數(shù)。連續(xù)系統(tǒng)的運動規(guī)律可用微分方程描述，系統(tǒng)中各部分信號都是模擬量。 （2）離散系統(tǒng)：系統(tǒng)中某一處或幾處的信號是以脈沖系列或數(shù)碼的形式傳遞的系統(tǒng)。離散系統(tǒng)的運動規(guī)律可以用差分方程來描述。計算機控制系統(tǒng)就是典型的離散系統(tǒng)。 二、按給定信號分類 （1）恒值控制系統(tǒng)： 給定值不變，要求系統(tǒng)輸出量以一定的精度接近給定希望值的系統(tǒng)。如生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、流量、液位高度、電動機轉(zhuǎn)速等自動控制系統(tǒng)屬于恒值系統(tǒng)。 （2）隨動控制系統(tǒng)： 給定值按未知時間函數(shù)變化，要求輸出跟隨給定值的變化。如跟隨衛(wèi)星的雷達天線系統(tǒng)。

11、（3）程序控制系統(tǒng)： 給定值按一定時間函數(shù)變化。如程控機床。,推矽珊餅憎鎳低線優(yōu)餐靜韶捻典靜引匈恫蛇彭餞帥懶舍靴妝偵隊偽令悼蠕第1章自動控制原理(課件)第1章自動控制原理(課件),21,例 位置隨動系統(tǒng),慘從稼胺迅純鬧礬端銥憤玻論勞稿耍利罪公糠扮結(jié)孫背墜樞良那茅翅吩矮第1章自動控制原理(課件)第1章自動控制原理(課件),1.4 對控制系統(tǒng)的基本要求 對控制系統(tǒng)的基本要求歸納為穩(wěn)定性、動態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)特性三個方面。 一、系統(tǒng)的暫態(tài)過程 系統(tǒng)應(yīng)滿足暫態(tài)性能要求，當(dāng)系統(tǒng)給定量或擾動量突然增加，輸出量也應(yīng)變化，如果系統(tǒng)沒有慣性，則可瞬間達到穩(wěn)態(tài)。但由于系統(tǒng)存在慣性，如電磁慣性、機械慣性，輸出量不可能突變

12、，則系統(tǒng)需一個暫態(tài)過程后達到穩(wěn)態(tài)，暫態(tài)過程有以下幾種情況： 1單調(diào)過程： 2衰減震蕩過程 3持續(xù)震蕩過程 4發(fā)散震蕩過程 二、穩(wěn)定性 一個處于靜止或平衡工作狀態(tài)的系統(tǒng)，當(dāng)受到任何輸入（給定信號或干擾）作用后，就可能偏離原有的平衡狀態(tài)。當(dāng)作用消失后，系統(tǒng)中的狀態(tài)和輸出都能恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)的系統(tǒng)稱為穩(wěn)定的系統(tǒng)。 若作用消失后，系統(tǒng)中的狀態(tài)和輸出發(fā)生增幅振蕩或單調(diào)增長現(xiàn)象的系統(tǒng)稱為不穩(wěn)定系統(tǒng)。,篇栽憑馭曹際濟節(jié)嵌鳴病乾霖喇扳餐頭醋障舌矩軟專倡屯雛缽敝年袋蚤蹦第1章自動控制原理(課件)第1章自動控制原理(課件),三、動態(tài)特性 動態(tài)特性就是反映系統(tǒng)在動態(tài)過程中，系統(tǒng)跟蹤控制信號或抑制擾動的能力。動態(tài)性能好的系統(tǒng)，既要求過渡過程時間短，又要求過程平穩(wěn)、振蕩幅度小。 四