【2017年整理】1.2.自动控制系统的的基本原理与结构.ppt

第一章 绪论 ;1.1.引言;;古典控制理论 （20世纪40年代） 以传递函数为工具和基础，以频域法和根轨迹法为核心，研究单输入-单输出线性定常控制系统的分析与设计问题。;1.2自动控制系统的基本原理与结构 ; 自动控制(Automatic control): 所谓自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置(称为控制器)，使机器、设备或生产过程(称为被控对象)的某个工作状态或参数(即被控量)自动地按照预定的规律运行。 ; 自动控制系统 自动控制系统是为实现某一控制目标，将被控对象和控制装置按照一定的方式连接起来组成的一个有机总体。 ;; ;; 一. 开环控制定义;分类： 1.按给定量控制方式组成的开环控制系统 2.按扰动控制方式组成的开环控制系统;图1-2 直流电动机转速开环控制系统原理图 ;图1-2 直流电动??转速开环控制系统原理图 ;图1-3 直流电动机转速开环控制方框图;①输入量与输出量一一对应。 ; 一. 闭环控制定义： 闭环控制是指控制装置与被控对象之间既有顺向作用，又有反向联系的控制过程。 这种控制系统由于存在输出对输入的反馈，因此对系统的输出形成了一个闭合的回路，故称为闭环控制系统，又称反馈控制系统。;二. 闭环控制系统的组成 ;三. 闭环控制系统的结构原理图 ;测量元件：其职能是测量被控制的物理量; ;给定元件：其职能是给出与期望的被控量 相对应的系统输入量（即参据量）。 ;比较元件：把测量元件检测的被控量实际值与给定元件给出的参据量进行比较，求出它们之间的偏差。 ;放大元件：将比较元件给出的偏差进行放大，用来推动执行元件去控制被控对象。;执行元件：直接推动被控对象，使其被控量发生变化。 ;校正元件：亦称补偿元件，它是结构或参数便于调整的元件，用串联或反馈的方式连接在系统中，以改善系统性能。 ;;工作原理分析：;例 图1-17是一个控制导弹发射架方位的角位置随动系统原理图。图中，电位器P1,P2并联后跨接到同一电源E0的两端，其滑臂分别与输入轴和输出轴相连接，以组成方位角的给定装置和反馈装置。输入轴由手轮操纵，输出轴则由电动机经减速器后带动，电动机采用电枢控制方式工作。它的原理框图如图1-18所示。;;;;;①按偏差控制原则;③系统具有服从给定,抵抗扰动的能力。; 一. 复合控制定义： 将开环和闭环控制结合在一起构成开环—闭环控制方式，称为复合控制。 复合控制实质上是在闭环控制回路的基础上附加一个输入信号或扰动信号的前馈通路，对该信号实行加强或补偿以提高系统的控制精度。 ;; 控制器;①控制精度高。;;; 调节器;输入量 → 期望的谷物湿度; 补偿器;1.3 自动控制系统分类; 按系统功用分 ; 按输入量变化规律分;恒值自动调节系统 （Constant Automatic Regulating System） 特点： 输入量是恒定值 功能：克服各种对被调节量的扰动而保持被 调节量为恒值;程序自动控制系统; 按系统性能分;从描述系统微分方程分; 只要有一个以上随时间变化，就叫线性时变系统（9章） 2.非线性系统 描述系统r(t)与y(t)之间关系用非线性方程（8章） 此方程的特点是系数与变量有关，或者方程中含有变量及其导数的高次幂或乘积项。; 按系统内部信号性质分;按系统变量个数分;按系统变量个数分;稳定性： 1 对恒值系统，要求当系统受到扰动后，经过一定时间的调整能够回到原来的期望值。 2 对随动系统，被控制量始终跟踪参据量的变化。 稳定性是对系统的基本要求，是保证系统正常工作的先决条件。不稳定的系统不能实现预定任务。稳定性，通常由系统的结构决定与外界因素无关。; 对过渡过程的形式和快慢提出要求，一般称为动态性能。 稳定高射炮射角随动系统，虽然炮身最终能跟踪目标，但如果目标变动迅速，而炮身行动迟缓，仍然抓不住目标。;1.5 自动控制系统的性能指标;暂态性能指标 ;暂态性能指标 最大超调量 上升时间 过渡过程时间或调节时间 振荡次数;本章重点： 1. 自动控制的基本原理与控制方式 2.反馈控制系统的本质特征 在不同输入量作用下，对系统的输出量的要求，揭示出反馈控制系统的本质特征：输出跟随输入。 ;3.对自动控制系统的性能指标要求