第1讲 自动控制系统概述.ppt

第1章 自动控制系统概述 第1章 自动控制系统概述 1.1 自动控制理论的发展史及内容 1.2 开环控制和闭环控制 1.3 自动控制系统的组成 1.4 自动控制系统的分类 1.5 对自动控制系统的基本要求 1.6 自动控制系统实例 习题 1.1 自动控制理论的发展史及内容  自动控制—— 就是在没有人直接参与的情况下，利用控制装置对生产过程、工艺参数、目标要求等进行自动的调节与控制，使之按照预定的方案达到要求的指标。 自动控制系统性能的优劣，将直接影响到产品的产量、质量、成本、劳动条件和预期目标的完成。 1788年, 瓦特(Watt) , 蒸汽机 1868年, 麦克斯韦（Maxwell）,轮船摆动（稳定性） 20世纪，自动控制技术的真正发展 自动控制理论—— 1) 经典控制理论： 20世纪40～60年代 2) 现代控制理论：20世纪60年代中期 3) 智能控制理论：20世纪70年代以后 P2：基础、核心、对象、数学模型、分析方法、主要内容、控制装置、技术工具类型、用途。 1.2 开环控制和闭环控制 1. 开环控制系统 (Open loop Control System)  若系统的输出量不被引回来对系统的控制部分产生影响，则这样的系统称为开环控制系统。 开环系统的特点—— 优点：无反馈环节，一般结构简单、系统稳定性好、成本低。 缺点：抗干扰能力差，系统不能自动进行补偿。 2. 闭环控制系统 (Closed loop Control System)  若系统输出量通过反馈环节返回来作用于控制部分，形成闭合环路，则这样的系统称为闭环控制系统，又称为反馈控制系统(Feedback Control System)。 闭环系统的特点—— 优点：有反馈环节，可对系统自动进行补偿，抗干扰能力强，精度高。 缺点：结构复杂、成本高，系统稳定性有可能变差 。 一般自动控制系统包括：  (1) 给定元件 ( Command Element ) (2) 检测元件 ( Detecting Element ) (3) 比较环节 ( Comparing Element ) (4) 放大元件 ( Amplifying Element ) (5) 执行元件 ( Executive Element ) (6) 控制对象 ( Controlled Plant ) (7) 反馈环节 ( Feedback Element ) 顺馈通道 ( Feedforword Path ) 或前向通道 ( Forword Path )  反馈通道或反馈回路 ( Feedback Path ) 自动控制系统中的作用量和被控制量包括： (1) 输入量：又称控制量或参考输入量，角标常用i (或 r )表示。 (2) 输出量：又称被控制量，角标常用o (或 c )表示。 (3) 反馈量：通过检测元件将输出量转变成与给定信号性质相同且数量级相同的信号。 (4) 扰动量: 又称干扰或“噪声”，角标常以d (或n )表示。 (5) 中间变量: 系统中各环节之间的作用量。 1.4 自动控制系统的分类 1. 按输入量变化的规律分类 1) 恒值控制系统 ( Fixed Set-Point Control System ) 特点：输入量是恒量，要求系统的输出量相应地保持恒定。 2)随动控制系统 ( Follow-Up Control System ) 特点：输入量是随机变化着的，要求系统的输出量能跟随输入量的变化而作出相应的变化。 3) 程序控制系统 (Programme Control System) 特点：输入量按照一定的时间函数变化,要求输出量随之变化。例如数控伺服系统以及一些自动化生产线等。 2. 按系统传输信号对时间的关系分类 1) 连续控制系统 (Continuous Control System) 特点：各元件的输入量与输出量都是连续量 (模拟量)，又称为模拟控制系统( Analogue Control System ) 。 2) 离散控制系统 (Discrete Control System) 又称采样数据控制系统（Sampted-Date Control System） 特点：系统中有的信号是脉冲序列，或采样数据量、数字量。 3. 按系统的输出量和输入量间的关系分类 1) 线性系统(Liner System) 特点：系统全部由线性元件组成，它的输