2008-2009第一章控制工程.ppt

自动控制理论发展简史 经典控制理论 ( 19世纪初 ) 时域法 复域法 (根轨迹法) 频域法 近代控制理论 ( 20世纪60年代 ) 线性系统 自适应控制 最优控制 鲁棒控制 最佳估计 容错控制 系统辨识 集散控制 大系统复杂系统 智能控制理论 ( 20世纪70年代 ) 专家系统 模糊控制 神经网络 遗传算法 一、自动控制的基本术语 一、自动控制的基本原理与方式 1、自动控制技术及其应用 所谓自动控制，是指没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（统称被控量）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。 如： 飞机导航 雷达技术 自动控制技术应用于其他领域 由于计算机等技术的诞生和飞速发展，使得控制技术水平不断提高，已扩大到经济与社会生活的各个领域，如通信、交通、医学、环境保护、经济管理等领域，控制技术已成为现代社会不可缺少的重要组成部分。 近年来，我国在自动化仪表、工业调节器、数字控制技术、航天工程、核动力工程等方面的研究和应用取得了长足进展。 自动控制系统的分类 自动控制系统有多种分类方法，一般，为了全面反映自动控制系统的特 点，常常将各种分类方法组合应用。 闭环控制(反馈控制) 反馈控制原理 反馈控制是这样的一种控制过程，它能构在存在扰动的情况下，力图减小系统的输出量与参考输入量（也称参据量）之间的偏差，而其工作正是基于这一偏差基础之上的，这就是反馈控制的原理。 如人取桌上书的过程 龙门刨床速度控制系统原理图 在工业控制中，龙门刨床速度控制系统就是按照反 馈控制原理进行工作的。当负载波动时，必然会引起速 度变化，由于龙门刨床不允许速度变化过大，因此必须 对速度进行控制。 家用电冰箱温控系统 控制器设定温度与冰箱比较，产生偏差值，当偏差电压达到使继电器接通时，压缩机工作，将蒸发器中高温低压气态制冷液送制冷却器散热，降温后的低温低压制冷液压缩成高压液态进入蒸发器，急速降压扩散成气体，吸收箱体内热量，使冰箱温度下降，如此循环操作，使箱体温度达到希望温度，此时继电器断开，压缩机停止工作。 闭环与开环控制系统的比较 典型的反馈控制系统基本组成框图 信号从输入端到达输出端的传输通路称为前向通路；系统输出量经测量元件反馈到输入端的传输通路称为主反馈通路。前向通路与主反馈通路共同构成主回路。此外，还有局部反馈通路。只包含一个主反馈通路的系统称为单回路系统，有两个或两个以上反馈通路的 系统称为多回路系统。 反馈控制系统的基本组成 反馈控制系统是由各种不同的元部件组成的。 a) 测量元件：检测被控制的物理量。 b) 给定元件：给出与期望的被控制量相对应的系统输入量（即参据量）。 c) 比较元件：把测量元件检测的被控量的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。 d) 放大元件：偏差信号的放大，用以推动执行元件。 e) 执行元件：直接推动被控对象，使被控量发生变化。 f) 校正元件：也叫补偿元件以改善系统性