自控概念PPT学习教案

《自控概念PPT学习教案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自控概念PPT学习教案（32页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、会计学1自控概念自控概念实际实际系统系统物理物理模型模型数学数学模型模型方法（系统组成方法（系统组成分析、设计分析、设计第1页/共32页以以传递函数传递函数为基础，研究为基础，研究单输入单输入-单输出单输出定常控制系统的分析与设计问题：定常控制系统的分析与设计问题：线性控制系统分析：时域分析、稳定性与稳线性控制系统分析：时域分析、稳定性与稳态误差分析、根轨迹分析、频域分析。态误差分析、根轨迹分析、频域分析。非线性控制系统分析：相平面分析、描述函非线性控制系统分析：相平面分析、描述函数分析。数分析。（连续控制系统、离散控制系统）（连续控制系统、离散控制系统）第2页/共32页通常，在自动控制技术中

2、，把工作的机器设通常，在自动控制技术中，把工作的机器设备称为被控对象，把表征这些机器设备工作备称为被控对象，把表征这些机器设备工作状态的物理参量称为被控量，而对这些物理状态的物理参量称为被控量，而对这些物理参量的要求值称为给定值或希望值（或参考参量的要求值称为给定值或希望值（或参考输入）。则控制的任务可概括为：使被控对输入）。则控制的任务可概括为：使被控对象的被控量等于给定值。象的被控量等于给定值。第3页/共32页下面通过具体例子来说明自动控制和自动控制系统的概念控制器气动阀门流入Q1浮子水箱流出 Q2H水位自动控制系统水位自动控制系统眼手脑水位人工控制系统水位人工控制系统第4页/共32页控制

3、器控制器气动阀门气动阀门流入流入Q1Q1浮子浮子水箱水箱流出 Q2流出 Q2H H水位自动控制系统水位自动控制系统控制任务：维持水箱内水位恒定；维持水箱内水位恒定；控制装置：手，脑气动阀门、控制器；气动阀门、控制器；受控对象：水箱、供水系统；水箱、供水系统；被控量：水箱内水位的高度；水箱内水位的高度；眼手脑水位人工控制系统水位人工控制系统第5页/共32页控制器控制器气动阀门气动阀门流入流入Q1Q1浮子浮子水箱水箱流出 Q2流出 Q2H H水位自动控制系统水位自动控制系统给定值：控制器刻度盘指针标定控制器刻度盘指针标定的预定水位高度；的预定水位高度；测量装置：眼浮子；浮子；比较装置：控制器刻度盘

4、；控制器刻度盘；干扰：水的流出量和流入量水的流出量和流入量的变化都将破坏水位的变化都将破坏水位保持恒定；保持恒定；眼手脑水位人工控制系统水位人工控制系统第6页/共32页人工控制：眼、脑、手、水箱+阀门自动控制：传感器、控制器、执行器、水箱+阀门人脑手水箱系统眼h控制器执行器水箱系统传感器h第7页/共32页自动控制即没有人直接参与的控制，其基本任务是：自动控制即没有人直接参与的控制，其基本任务是：在无人直接参与的情况下，只利用控制装置操纵被控在无人直接参与的情况下，只利用控制装置操纵被控对象，使被控制量等于给定值。对象，使被控制量等于给定值。自动控制系统：指能够完成自动控制任务的设备，一般由控制

5、装置和被控对象组成。由此可见：第8页/共32页一、反馈控制一、反馈控制反馈反馈：将输出量通过一定的方式送回到输入端：将输出量通过一定的方式送回到输入端，并与输入信号比较产生偏差信号过程称为反，并与输入信号比较产生偏差信号过程称为反馈馈负反馈负反馈：输入信号：输入信号反馈信号（输出信号）反馈信号（输出信号）输出偏差减小输出偏差减小正反馈：输入信号正反馈：输入信号+反馈信号反馈信号反馈控制、闭环控制反馈控制、闭环控制按偏差进行控制按偏差进行控制第9页/共32页测量元件串联校正反馈校正执行元件放大元件被控对象局部反馈主反馈输入量输出量第10页/共32页测量元件串联校正反馈校正执行元件放大元件被控对象

6、局部反馈主反馈输入量输出量第11页/共32页飞机自动驾驶系统原理图第12页/共32页控制任务：系统在任何扰动作用下，保持飞机俯仰角不变。被控对象：飞机。被控量：飞机的俯仰角 。俯仰角控制系统原理方框图第13页/共32页第14页/共32页计算执行受控对象给定值干扰被控量按给定值操纵的开环控制系统原理方框图开环控制系统的输出端与输入端之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影响。第15页/共32页炉温控制系统炉温控制系统原理方框图定时开关炉子电阻丝0T给定炉温T实际炉温第16页/共32页按给定值操纵的开环控制特点：特点：控制装置只按给定值来控制受控对象控制装置只按给定值来控制受控对象优点：控

7、制系统结构简单，相对来说成本低。优点：控制系统结构简单，相对来说成本低。缺点：缺点：对可能出现的被控量偏离给定值的偏差没有对可能出现的被控量偏离给定值的偏差没有任何修正能力，抗干扰能力差，控制精度不高。任何修正能力，抗干扰能力差，控制精度不高。第17页/共32页计算测量受控对象执行干扰被控量特点：只能对可测干扰进行补偿，对不可测干扰以及受控对象、各功能部件内部参数变化对被控量的影响，系统自身无法控制。适用于：存在强干扰且变化比较剧烈的场合。第18页/共32页控制器气动阀门流入Q1浮子水箱流出 Q2H控制器执行器水箱系统传感器h扰动（Q1，Q2)第19页/共32页三、复合控制复合控制就是开环控制

8、和闭环控制相结合的一种控制。实质上，它是在闭环控制回路的基础上，附加了一个输入信号或扰动作用的顺馈通路，来提高系统的控制精度。控制装置被控对象 CR补偿装置a.按输入作用补偿b.按扰动作用补偿n控制装置被控对象 CR补偿装置第20页/共32页22)()()()()()()()(1111011110trbtrdtdbtrdtdbtrdtdbtcatcdtdatcdtdatcdtdammmmmmnnnnnn 系数系数a a0 0，a an n，b b0 0,b bn n是常数时，称为定常系统；系数是常数时，称为定常系统；系数a a0 0，a an n，b b0 0,b bn n随时间变化时，称为时

9、变系统随时间变化时，称为时变系统。线性定。线性定常连续系统按其输入量的变化规律又可分为恒值控制系常连续系统按其输入量的变化规律又可分为恒值控制系统、随动系统和程序控制系统。统、随动系统和程序控制系统。1.2 自动控制系统的分类自动控制系统的分类第21页/共32页232 2、线性定常离散控制系统、线性定常离散控制系统 离散系统是指系统的某处或多处的信号为离散系统是指系统的某处或多处的信号为脉冲序列或数码形式，因而信号在时间上是离脉冲序列或数码形式，因而信号在时间上是离散的。离散系统一般用差分方程描述，其一般散的。离散系统一般用差分方程描述，其一般形式可用下式表示：形式可用下式表示：)()1()1

10、()()()1()1()(110110krbkrbmkrbmkrbkcakcankcankcammnn 第22页/共32页24)()()()()(2trtytytyty 第23页/共32页工程上常从稳、快、准三个方面来评价控制系统。工程上常从稳、快、准三个方面来评价控制系统。稳：稳：指动态过程的平稳性。指动态过程的平稳性。快：快：指动态过程的快速性。指动态过程的快速性。准：准：指动态过程的最终精度。指动态过程的最终精度。返回子目录第24页/共32页稳：指动态过程的平稳性控制系统动态过程曲线如上图所示，系统在外力作用下，输出逐渐与期望值一致，则系统是稳定的，如曲线所示；反之，输出如曲线所示，则系

11、统是不稳定的。第25页/共32页快：指动态过程的快速性快速性即动态过程进行的时间的长短。过程时间越短，说明系统快速性越好，反之说明系统响应迟钝，如曲线所示。稳和快反映了系统动态过程性能的好坏。既快又稳，表明系统的动态精度高。第26页/共32页准：指系统在动态过程结束后，其被控量（或反馈指系统在动态过程结束后，其被控量（或反馈量）与给定值的偏差，这一偏差称为稳态误差，是衡量）与给定值的偏差，这一偏差称为稳态误差，是衡量稳态精度的指标，反映了系统后期稳态的性能。量稳态精度的指标，反映了系统后期稳态的性能。以上分析的稳、快、准三方面的性能指标往往由于以上分析的稳、快、准三方面的性能指标往往由于被控对

12、象的具体情况不同，各系统要求也有所侧重，被控对象的具体情况不同，各系统要求也有所侧重，而且同一个系统的稳、快、准的要求是相互制约的而且同一个系统的稳、快、准的要求是相互制约的。第27页/共32页29(1)(1)、阶跃函数、阶跃函数000)(tRttf常见外作用：电源电压跳常见外作用：电源电压跳变，负载增减等。变，负载增减等。第28页/共32页30000)(ttRttf(3)(3)、脉冲函数、脉冲函数注意：脉冲函数仅用于分析注意：脉冲函数仅用于分析研究，现实中并不存在。研究，现实中并不存在。)(1)(1 lim)(0000ttttAtft(4)(4)、正弦函数、正弦函数更为重要的是系统在正弦函数作用更为重要的是系统在正弦函数作用下下的响应，即频率响应是自动控制理的响应，即频率响应是自动控制理论论中研究系统性能的重要依据。中研究系统性能的重要依据。)sin()(tAtf第29页/共32页第30页/共32页第31页/共32页