自动控制系统的工作原理PPT资料.ppt
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2v自动化时代自动化时代在这个时代中,不仅能量变换、而且信息变在这个时代中,不仅能量变换、而且信息变换都由机器来完成,在人类活动所见的空间,换都由机器来完成,在人类活动所见的空间,只要需要用只要需要用“力力”的地方,都会给它配上一个的地方,都会给它配上一个小的脑袋单片机或微处理器之类的小脑袋。
小的脑袋单片机或微处理器之类的小脑袋。
不仅工业生产自动化了,农业生产、家务劳动、不仅工业生产自动化了,农业生产、家务劳动、交通运输、人居环境交通运输、人居环境凡是已知的规律,都凡是已知的规律,都可以用自动化技术来完成。
可以用自动化技术来完成。
342自动控制原理课程性质与地位自动控制原理课程性质与地位自自动动控控制制原原理理(自自动动控控制制理理论论自自动动调调节节原原理理反反馈馈控控制制理理论论,简简称称自自控控)是是研研究究自自动动控控制制系系统统的的共共同同规规律律的的技技术术科科学学。
它它是是一一门门技技术术基基础础理理论论课课,主主要要研研究究自自动动控制系统的组成、分析和设计的理论。
控制系统的组成、分析和设计的理论。
大一大一公共基础课:
公共基础课:
英语英语数学数学物理物理政治政治大二大二技术基础课:
技术基础课:
电路电路电子电子电机电机计算机编程计算机编程大三大三专业基础课:
专业基础课:
自控自控供电供电微机微机电力电子技术电力电子技术大四大四专业课、设计:
调速专业课、设计:
调速计算机控制计算机控制毕业设计毕业设计自自动动控控制制原原理理是是电电气气工工程程及及其其自自动动化化专专业业的的主主干干课课程程,也也是是信信电电学学院院平平台台课课程程。
同同时时也也是是一一些些硕硕士士点点考考研研必修课。
必修课。
5上课时间:
一共上课时间:
一共14周,每周周,每周2次次星期一星期一12星期三星期三34答疑时间、地点:
待定答疑时间、地点:
待定一共一共64学时,讲课学时,讲课52学时,学时,习题习题2学时,实验学时,实验10学时学时讲课地点:
教一南讲课地点:
教一南408,402每章学时安排:
每章学时安排:
第一章第一章绪论绪论3学时学时第二章第二章控制系统的数学描述控制系统的数学描述8学时学时第三章第三章时域分析法时域分析法11学时学时第四章第四章根轨迹法根轨迹法8学时学时第五章第五章频率响应法频率响应法14学时学时第六章第六章控制系统补偿与综合控制系统补偿与综合8学时学时3课程学时安排课程学时安排610学时学时5个实验,各班课代表去联系。
个实验,各班课代表去联系。
联系方式:
汪宁老师联系方式:
汪宁老师实验内容:
实验内容:
1.典型环节(比例、积分、惯性)测试典型环节(比例、积分、惯性)测试2.二阶系统单位阶跃响应及性能指标二阶系统单位阶跃响应及性能指标3.高阶系统阶跃响应、根轨迹图绘制高阶系统阶跃响应、根轨迹图绘制4.频率特性(频率特性(Nyquist图、图、Bode图)绘制图)绘制5.校正环节特性及系统阶跃响应校正环节特性及系统阶跃响应74成绩评定成绩评定出勤出勤5作业作业10实验实验15缺一次扣缺一次扣5分分允许补齐允许补齐考试考试70但是卷面成绩但是卷面成绩不得低于不得低于55分,否则按不及格分,否则按不及格处理。
作业缺一半不允许参加考试。
处理。
5参考书目参考书目.刘明俊刘明俊自动控制原理自动控制原理国防科技大学出版社国防科技大学出版社2.胡寿松胡寿松自动控制原理简明教程自动控制原理简明教程科学出版社科学出版社3.鄢景华鄢景华自动控制原理自动控制原理哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社4.吴吴麒麒自动控制原理自动控制原理清华大学出版社清华大学出版社5.李友善李友善自动控制原理自动控制原理国防工业出版社国防工业出版社6.侯夔龙侯夔龙自动控制原理自动控制原理西安交通大学出版社西安交通大学出版社8第一章第一章绪绪论论1-1自动控制的基本概念自动控制的基本概念1-2自动控制系统工作原理自动控制系统工作原理1-3闭环控制系统的基本组成闭环控制系统的基本组成1-4自动控制系统的基本要求自动控制系统的基本要求1-5自动控制系统的分类自动控制系统的分类1-6控制系统举例控制系统举例1-7自动控制理论的发展史自动控制理论的发展史1-8控制系统的计算机辅助设计控制系统的计算机辅助设计91.1自动控制的基本概念自动控制的基本概念被控对象:
控制系统要进行控制的受控客体被控对象:
控制系统要进行控制的受控客体被控量:
控制对象要实现的物理量被控量:
控制对象要实现的物理量如冰箱温度、电机的转速、飞机姿态如冰箱温度、电机的转速、飞机姿态角、船的航角、船的航迹迹、电网的电压、电网的电压、生产过程中的压力、流量、生产过程中的压力、流量、温度、温度、湿度等。
湿度等。
应用领域应用领域:
冰箱、空调、洗衣机、电梯、汽车、电厂锅炉、:
冰箱、空调、洗衣机、电梯、汽车、电厂锅炉、酿酒过程、航空航天等各种机器或生产过程控制以及军事领酿酒过程、航空航天等各种机器或生产过程控制以及军事领域。
域。
自动控制的定义:
是指在没有人直接参与的情况下,利用控是指在没有人直接参与的情况下,利用控制装置(控制器),使机器、设备或生产过程(被控对象)制装置(控制器),使机器、设备或生产过程(被控对象)的某一工作状态或参数(被控量)自动按照预定的规律运行。
的某一工作状态或参数(被控量)自动按照预定的规律运行。
101.2自动控制系统的工作原理自动控制系统的工作原理系统:
为了达到某一目的,由一些对象相互作用,相互制系统:
为了达到某一目的,由一些对象相互作用,相互制约,组成一个具有一约,组成一个具有一定运动规律的定运动规律的整体整体。
控制系统:
指能够对被控对象的工作状态进行自动控制的系指能够对被控对象的工作状态进行自动控制的系统,统,由被控对象和控制器构成的整体。
由被控对象和控制器构成的整体。
自动控制系统的性能,在很大程度上取决于系统中的控制器自动控制系统的性能,在很大程度上取决于系统中的控制器为了产生控制作用而必须接收的信息,这个信息有两个可能为了产生控制作用而必须接收的信息,这个信息有两个可能的来源:
的来源:
1)来自系统外部,即由系统输入端输入的参考输入信号。
)来自系统外部,即由系统输入端输入的参考输入信号。
2)来自被控对象的输出端,即反映被控对象的行为或状态)来自被控对象的输出端,即反映被控对象的行为或状态的信息。
的信息。
11开环控制开环控制按控制方式按控制方式闭环控制闭环控制(反馈控制)(反馈控制)复合控制复合控制按对象方式按对象方式运动控制运动控制(电机调速、机器人)(电机调速、机器人)过程控制过程控制(锅炉过程、化工过程)(锅炉过程、化工过程)把从被控对象输出端获得的信息通过中间环节(称为把从被控对象输出端获得的信息通过中间环节(称为反馈环节)再送回控制器的输入端的过程,称为反馈环节)再送回控制器的输入端的过程,称为反馈反馈。
传送反馈信息的载体,称为反馈信号。
是否采用反馈,传送反馈信息的载体,称为反馈信号。
是否采用反馈,对控制系统的各个指标(即稳定性、快速性、准确性)对控制系统的各个指标(即稳定性、快速性、准确性)影响很大。
影响很大。
12开环控制系统开环控制系统Open-loopControlSystem定义:
系统的控制输入量不受输出量影响的控制系统定义:
系统的控制输入量不受输出量影响的控制系统特点:
系统的输出量与输入量间不存在反馈的通道,特点:
系统的输出量与输入量间不存在反馈的通道,这种控制方式称为开环控制这种控制方式称为开环控制在开环控制系统中,不需要对输出量进行测量,也不在开环控制系统中,不需要对输出量进行测量,也不需要将输出量反馈到系统输入端与输入量进行比较。
因此,需要将输出量反馈到系统输入端与输入量进行比较。
因此,开环控制系统又称无反馈控制系统。
开环控制系统又称无反馈控制系统。
控制器控制器对象或过程对象或过程输入量输入量输出量输出量图图1.1开环控制系统方块图开环控制系统方块图(按输入量控制方式按输入量控制方式)(被控量)13功率功率放大放大SM负载负载+u0nua图图1-2电动机电动机速度控制系统速度控制系统14+-+ugudoMiuin(a)原理图原理图R放大放大器器负载负载给定信号给定信号ug被控量被控量扰动扰动inui(b)方块图方块图电压电压放大放大电阻电阻R触发触发器器晶阐管可晶阐管可控整流器控整流器电动电动机机前馈控制前馈控制(开环开环)(按扰动量控制方式按扰动量控制方式)(参考输入量)这种控制方式的前提条件:
是干扰能够被测量这种控制方式的前提条件:
是干扰能够被测量应用:
交通红绿灯、自动洗衣机、生产流水线应用:
交通红绿灯、自动洗衣机、生产流水线15闭环(反馈)控制系统闭环(反馈)控制系统Closed-loopControlSystemv闭环控制系统又称反馈控制系统,是应用最广泛的闭环控制系统又称反馈控制系统,是应用最广泛的控制方式。
控制方式。
v负反馈负反馈把取出的输出量送回输入端,并与输入把取出的输出量送回输入端,并与输入信号相比较产生偏差信号的过程,称为负反馈信号相比较产生偏差信号的过程,称为负反馈。
v反馈控制反馈控制采用采用负反馈负反馈(正反馈较少正反馈较少)并利用偏差并利用偏差进行控制的过程进行控制的过程(利用偏差修正偏差)。
(利用偏差修正偏差)。
v由于引入了被反馈量的反馈信息,整个控制过程成由于引入了被反馈量的反馈信息,整个控制过程成为闭合的,因此反馈控制也称为闭环控制为闭合的,因此反馈控制也称为闭环控制。
16热力系统的人工反馈控制17热力系统的自动反馈控制18闭环控制的优缺点闭环控制的优缺点优点:
优点:
抑制干扰能力强抑制干扰能力强对参数变化不敏感对参数变化不敏感能获得满意的动态特性和控制精度能获得满意的动态特性和控制精度缺点:
缺点:
增加了系统的复杂性,如果参数选取增加了系统的复杂性,如果参数选取不恰当,系统可能会振荡。
不恰当,系统可能会振荡。
所以,所以,参数选取参数选取是控制理论和系统设计必是控制理论和系统设计必须解决的重要问题。
须解决的重要问题。
19v反馈控制系统是一种能对输出量与参考输入量反馈控制系统是一种能对输出量与参考输入量进行比较,并力图保持两者之间的既定关系的系进行比较,并力图保持两者之间的既定关系的系统,它利用输出量与输入量的偏差来进行控制。
统,它利用输出量与输入量的偏差来进行控制。
v应当指出,反馈控制系统不限于工程范畴,在各应当指出,反馈控制系统不限于工程范畴,在各种非工程范畴内,诸如社会学、经济学和生物学种非工程范畴内,诸如社会学、经济学和生物学中,也存在着反馈控制系统。
中,也存在着反馈控制系统
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- 关 键 词:
- 自动控制系统 工作 原理