自动控制原理电子教案(DOC103页)VIP专享VIP免费

第1页共105页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共105页第一章自动控制原理的基本概念主要内容：自动控制的基本知识开环控制与闭环控制自动控制系统的分类及组成自动控制理论的发展§1.1引言控制观念生产和科学实践中，要求设备或装置或生产过程按照人们所期望的规律运行或工作。同时，干扰使实际工作状态偏离所期望的状态。例如：卫星运行轨道，导弹飞行轨道，加热炉出口温度，电机转速等控制控制：为了满足预期要求所进行的操作或调整的过程。控制任务可由人工控制和自动控制来完成。§1.2自动控制的基本知识1.2.1自动控制问题的提出一个简单的水箱液面，因生产和生活需要，希望液面高度h维持恒定。当水第2页共105页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共105页的流入量与流出量平衡时，水箱的液面高度维持在预定的高度上。当水的流出量增大或流入量减小，平衡则被破坏，液面的高度不能自然地维持恒定。所谓控制就是强制性地改变某些物理量(如上例中的进水量)，而使另外某些特定的物理量（如液面高度h）维持在某种特定的标准上。人工控制的例子。这种人为地强制性地改变进水量，而使液面高度维持恒定的过程，即是人工控制过程。第3页共105页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共105页1.2.2自动控制的定义及基本职能元件1.自动控制的定义自动控制就是在没有人直接参与的情况下，利用控制器使被控对象(或过程)的某些物理量(或状态)自动地按预先给定的规律去运行。当出水与进水的平衡被破坏时，水箱水位下降(或上升)，出现偏差。这偏差由浮子检测出来，自动控制器在偏差的作用下，控制阀门开大(或关小)，对偏差进行修正，从而保持液面高度不变。2.自动控制的基本职能元件自动控制的实现,实际上是由自动控制装置来代替人的基本功能，从而实现第4页共105页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页共105页自动控制的。画出以上人工控制与动控制的功能方框图进行对照。比较两图可以看出，自动控制实现人工控制的功能，存在必不可少的三种代替人的职能的基本元件：测量元件与变送器（代替眼睛）自动控制器（代替大脑）执行元件（代替肌肉、手）这些基本元件与被控对象相连接，一起构成一个自动控制系统。下图是典型控制系统方框图。第5页共105页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第5页共105页1.2.3自动控制中的一些术语及方框图1.常用术语控制对象控制器系统系统输出操作量参考输入扰动特性2.系统方框图将系统中各个部分都用一个方框来表示，并注上文字或代号，根据各方框之间的信息传递关系，用有向线段把它们依次连接起来，并标明相应的信息。§1.3自动控制系统的基本控制方式控制方式：开环控制和闭环控制1.3.1开环控制定义:控制量与被控量之间只有顺向作用而没有反向联系。开环控制系统的典型方框图如图所示。第6页共105页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第6页共105页例如：交通指挥红绿灯，自动洗衣机，自动售货机1.按给定控制下图是一个直流电动机转速控制系统。工作原理：以上的控制过程，用方框图简单直观地表示出来。2.按扰动控制图示是一个按扰动控制的直流电动机转速控制系统。第7页共105页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第7页共105页控制过程可用方框图表示成如图示的形式。把负载变化视为外部扰动输入，对输出转速产生的影响及控制补偿作用，分别沿箭头的方向从输入端传送到输出端，作用的路径也是单向的，不闭合的。有时我们称按扰动控制为顺馈控制。开环控制的特点：结构简单、调整方便、成本低。给定一个输入，有相应的一个输出。作用信号是单方向传递的，形成开环。输出不影响输入。若系统有外界扰动时，系统输出量不可能有准确的数值，即开环控制精度不高，或抗干扰能力差1.3.2闭环控制第8页共105页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第8页共105页定义：凡是系统输出信号对控制作用有直接...