基于MATALAB自动控制原理实验平台设计 电气自动化专业VIP免费

第1章基于MATALAB自动控制原理1.1自动控制的基本原理1.1.1自动控制技术所谓的自动控制就是在无人的条件下，利用某些装置或设备使机器自动工作于生产在某一个状态或自动地按照预想地状态下规律的工作。在现代很多科学领域中运用到了自动控制技术，例如：导弹能正确命中目标，人造卫星的对接技术，电动机自动地启与停等等。这些高水平科技都运用到了自动控制技术。自动控制理论体系是以传递函数为基础的经典控制理论。它首先研究的是单输入-单输出，线性订场系统分析和设计。进而演变到现在的现代控制理论，而现在主要研究的方法是状态空间法。状态空间法是一种时域的分析方法，主要是在线性代数的基础上，通过矩阵的计算和转换来分析自动控制系统参数变换。特点:从输入-状态-输出的关系全面地分析与研究系统适用范围：不限于线性定常系统，也适用于线性时变，非线性及离散系统，多输入、多输出的情况。大系统理论:20世纪70年代始将现代控制理论与系统理论相结合核心思想：系统的分解与协调，多级递阶优化与控制适用范围：高维线性系统闭环控制与开环控制闭环控制：在反馈控制系统中，被控变量送回输入端，与设定值进行比较，根据偏差进行控制，控制被控变量，这样，整个进行控制，使偏差减小或消除，达到被控变量与设定值一致的目的反馈控制在一个自动控制系统中，要让这个系统保持某个状态下一直正常运行最基本的是基于反馈控制原理组成的反馈系统。反馈系统的原理是：控制装置作用于被控对象，取被控量的反馈信息，通过控制输入量与被控量偏差，进而对被控对象的控制。检测元件和变送器的作用是把被控变量c(t)转化为测量值y(t)。(1)比较机构的作用是比较设定值r(t)与测量值y(t)并输出其差值e(t)。(2)控制装臵的作用是根据偏差的正负、大小及变化情况，按某种预定的控制规律给出控制作用u(t)。比较机构和控制装臵通常组合在一起，称为控制器。(3)执行器的作用是接受控制器送来的u(t)，相应地去改变控制变量q(t)。系统中控制器以外的各部分组合在一起，即过程、执行器、检测元件与变送器的组合称为广义对象。1.2常见系统的分类自控的分类通常有很多种。他可以按照控制方式的不同分为开环，闭环，复合等控制方式；它也能按照元器件的类型分为气动，机电，机械，液压等系统。按系统分也可以分为线性系统和非线性系统，时变和时不变系统，确定性和不确定性系统等等。(1)线性连续控制系统;而线性定常连续性系统按照输入量的变化规律可以分为随动系统，程序控制系统和恒值控制系统。(2)线性定常离散控制系统(3)非线性控制系统按设定值的不同情况，将自动控制系统分为三类:定值控制系统设定值保持不变（为一恒定值）的反馈控制系统称为定值控制系统。随动控制系统设定值不断变化，且事先是不知道的，并要求系统的输出（被控变量）随之而变化。程序控制系统设定值也是变化的，但它是一个已知的时间函数，即根据需要按一定时间程序变化。1.3自动控制系统的基本要求自动控制系统有不同的类型，因而每个系统有着不同的要求。但是对于各种系统来说，在它的已知参数的条件下，我们所研究的是在某种典型的输入信号，被控量变化的这一过程。但最终的要求可以归纳为快，准，稳。而这三种要求中稳定性更加重要。（1）稳定性稳定性是保证某个系统正常工作重要条件。一个稳定的系统所理想的偏差量会随着时间增长而逐渐减小并趋近于0。线性自动控制系统的稳定性是有系统的自身结构和自身的参数决定，却与外界的因素无关。（2）快速性为了使系统更好的运行，系统光靠有足够强的稳定性是不够的。如果一个系统能够稳定的运行但它的工作效率非常慢。这样就很难满足于我们的要求，因为你再好但需要很长的时间这是我们无法能容忍的，所以系统的快速性也是重要的，因此，对控制系统过度过程所需的时间和超调量一般都有一定的要求。（3）准确性系统的正常工作，快速的运行满足，但如果不能准确达到你的预想值，这也不能达到你的目标。因此稳态误差这一概念就是衡量系统控制的精度的重要标志，在生产的过程中起着非常重要的作用。综上所述对控制系统的基本要求是：响应动作要快、动态过程平稳、跟踪要准确。也就...