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自动控制原理与应用第1章绪论.ppt


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文档列表 文档介绍
第1章绪论
自动控制系统的一般概念
自动控制系统的基本控制方式
自动控制系统的分类
对自动控制系统性能的基本要求
基于MATLAB的控制系统分析与设计
小结 自动控制系统的一般概念 所谓自动控制是指在没有人直接参与的情况下,利用控制装置(或控制器)操作被控对象的某个状态或参数,使其按预设定的规律自动运行。 自动控制技术在工农业生产、军事及航空航天领域都得到了广泛应用。例如,在工业上,机器设备的速度控制,锅炉的温度和压力控制,数控机床按照预定的程序自动地切削工件等;在军事上,雷达和火炮自动跟踪目标的随动控制,导弹自动制导控制等;在航空航天方面,人造卫星及宇宙飞船能准确地进入预定轨道并返回地面控制等,都是自动控制技术的具体应用。
在这些自动控制系统实例中,尽管功能、结构不同,但它们都由控制装置和被控对象组成,我们称之为系统。 自动控制原理是研究自动控制技术的基础理论,主要研究自动控制系统的组成、分析与设计。其发展过程一般可分为以下三个阶段: (1) 20世纪40~60年代,称为“经典控制理论”时期。经典控制理论主要解决单输入单输出问题,主要采用传递函数、频率特性、根轨迹为基础的频域分析方法。此阶段所研究的系统大多是线性定常系统;对非线性系统,分析时采用的相平面法一般不超过两个变量。
(2) 20世纪60~70年代,称为“现代控制理论”时期。在这个时期,计算机技术的飞速发展推动了自动控制技术的发展。此阶段所采用的状态空间法,可以解决多输入多输出问题;系统既可以是线性的、定常的,也可以是非线性的、时变的。 (3) 20世纪70年代末至今,控制理论主要在“大系统理论”和“智能控制”方面发展。前者是用控制和信息的观念,研究各种大系统的结构方案、总体设计中的分解方法和协调等问题的技术理论;后者研究与模拟人类智能活动及其信息传递过程的规律,研究人工智能的工程控制与信息处理系统。
近年来,随着计算机和信息技术的迅速发展,自动控制理论的发展已经超越了学科界限,朝着以控制论、信息论和仿生学为基础的智能控制方向发展。
自动控制系统的基本控制方式 自动控制系统的形式是多种多样的,对于某一个具体的系统,采用什么样的控制手段,要视具体的用途和目的而定。 开环控制方式 开环控制是一种最简单的控制方式,其特点是,在控制器与被控对象之间只有正向控制作用而没有反馈控制作用,即系统的输出量对控制量没有影响。开环控制系统的框图如图1-1所示。
图1-1 开环控制系统
由图可见,这种控制系统结构简单,对于每一个参考输入量,都有一个相应的输出量与之对应。系统的精度主要取决于元器件的精度、系统的调整精度及被控对象的状态。 当系统的内部干扰和外部干扰影响不大、精度要求不高时,可采用开环控制方式。这种控制系统由于没有输出反馈,对控制量没有任何影响,因此系统没有消除或减少偏差的功能,这是开环系统最大的缺点。
例如,图1-2(a)是一个直流电动机开环控制系统。图中, 电动机是电枢控制的直流电动机,要求带动负载以一定的转速转动。其电枢电压由功率放大器提供,当调节电位器滑臂位置时,可以改变功率放大器的输入电压,从而改变电动机的电枢电压,最终改变电动机的转速。图1-2(b)是它的框图,该系统的控制精度完全取决于所用元件性能的优劣及校准的精度。 这种开环控制方式的作用路径不闭合,结构简单、调整方便、成本低,应用在很多场合,如自动售货机、自动洗衣机、数控机床等。
图1-2 开环直流调速系统

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  • 时间2018-04-23