自控理论第一章自动控制的一般概念.ppt

自动控制理论
总学时: 64

采用教材:
《自动控制原理》
第五版
胡寿松主编
科学出版社
一、课程的主要内容
控制系统的建模、时域分析、根轨迹、频率特性分析、频率法校正系统(教材前六章内容)。
二、课程的内容重点
数学模型、时域分析、根轨迹、频率特性分析、频率法校正系统等。
三、相关课程
先导课程:高等数学及工程数学、电路理论、电子技术等;
四、学****要求
1、坚持及时预****复****br/> 2、独立完成作业、实验与实验报告!
第一章自动控制的一般概念
什么是自动控制,为什么需要自动控制,如何实现自动控制系统
1-1 自动控制的基本原理与方式
水温手动控制
图中水温的操作员要用手(通过感觉)来测试水的温度,并将此温度与他要求的值(给定值)相比较(通过大脑)。同时他要决定(通过大脑):他的手应该朝哪个方向旋转加温用的蒸汽阀门和旋转多大的角度。
人起了什么作用?
采用自动控制时上述功能都有各种的元件和仪表来代替。例如,温度测量元件、控制记录仪表和调节阀等。
水温自动控制
转速表
直流电动机
功率放
大器
激磁回路
激磁电流
电枢电压
人工控制直流电动机转速
人所起的三个作用:
(1) 观察电机的转速;
(2) 将观察到的转速与需要保持的转速在头脑中进行比较;
(3) 根据比较得出的结论去调整电位器的输出电压.
+
A
M
TG
+
+
-
+
-
Utg
Ud
Id
n
+
-
-
+
Un
∆V
Vr
Uc
UPE
+
-
M
TG
Id
V
Ud
Uc
tg
~
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(称控制装置或控制器),使机械、设备或生产过程(统称为被控对象)的某个工作状态或参数(即被控量,如温度、压力、PH值等)自动地按照预定的规律运行。
自动控制系统: 实现上述控制目的,由相互制约的各部分按一定规律组成的具有特定功能的整体.
自动控制理论: 研究自动控制共同规律的科学技术.
自动控制系统
开环自动控制系统
闭环自动控制系统(反馈控制)
为清楚说明系统中各装置或元件间的作用关系, 或者说各装置或元件间的信号传递关系, 常用方框图表示系统,
被控对象
反馈装置
控制器
图中每一个方框表示系统中的一个元件或几个元件组合而成的一个装置; 带箭头的直线表示系统中信号流通的方向小圆圈符号表示比较器, 正负号表示信号在比较器中是被相加还是被相减, 需特别提请注意的是: 在比较器中进行比较的信号必须是同一种物理量, 否则不能进行比较.
方框图中信号的常用名称:
r(t): 系统的输入信号, 其中使系统具有预定性能或预定输出的, 又可称为给定输入信号或参考输入信号
c(t): 系统的输出信号, 或叫输出量, 又常叫做系统对输入的响应.
b(t): 叫反馈信号. 而把系统中输出信号转换成反馈信号的元件或装置, 称为反馈元件或反馈装置.
e(t): 叫偏差信号. 是r(t)与b(t)比较的结果.
u(t): 是控制器的输出信号, 叫控制信号.
需特别指出的是: 以上所有信号都是时间 t 的函数.
闭环控制系统的工作原理:
检测输出量(被控制量)的实际值——测量
将输出量的实际值与给定值(输入量)进行比
较得出偏差——比较
用偏差值产生控制调节作用去消除偏差,使得
输出量维持期望的输出——执行
由于存在输出量反馈,上述系统能在存在无法预计扰动的情况下,自动减少系统的输出量与参考输入量(或者任意变化的希望的状态)之间的偏差,故称之为反馈控制。
显然:反馈控制建立在偏差基础上,其控制方式是“检测偏差再纠正偏差”。
被控对象
反馈装置
控制器
例题1: 教材Page3之图1-2 龙门刨床速度控制系统.
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