自控一般概念一般概念

1、自動(dòng)控制原理自動(dòng)控制原理（第 1 、2講）第一章 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念 1.1 引言 1.2 自動(dòng)控制技術(shù)中的基本控制方式 1.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi) 1.4 對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求 1.5 自動(dòng)控制原理課程的任務(wù)與體系結(jié)構(gòu)1.1.1 自動(dòng)控制技術(shù)及應(yīng)用自動(dòng)控制 在無(wú)人直接參與的情況下，利用物理裝置(控制器)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程或工藝進(jìn)行合理的控制，使被控制的物理量（被控量）按預(yù)定的規(guī)律自動(dòng)運(yùn)行。1.1.1 自動(dòng)控制技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)代科技三大論信息論系統(tǒng)論控制論工程控制論(包括自動(dòng)控制原理)生物控制論經(jīng)濟(jì)控制論1.1.2 自動(dòng)控制理論的發(fā)展經(jīng)典控制理論 ( 19世紀(jì)40年代 ) 時(shí)域法 復(fù)域法 (根軌

2、跡法) 頻域法 現(xiàn)代控制理論 ( 20世紀(jì)60年代 ) 線性系統(tǒng) 自適應(yīng)控制 最優(yōu)控制 魯棒控制 最佳估計(jì) 集散控制 系統(tǒng)辨識(shí) 智能控制理論 ( 20世紀(jì)70年代 ) 專家系統(tǒng) 模糊控制 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 遺傳算法1.2 自動(dòng)控制技術(shù)中的基本控制方式基本控制方式 1. 開(kāi)環(huán)控制 2. 閉環(huán)控制 3. 復(fù)合控制 1.2 自動(dòng)控制技術(shù)中的基本控制方式1.2.1 開(kāi)環(huán)控制1.2.1 開(kāi)環(huán)控制開(kāi)環(huán)控制的特點(diǎn):在控制器與被控對(duì)象之間只有正向控制作用,沒(méi)有反饋,即輸出量對(duì)控制量沒(méi)有作用。應(yīng)用場(chǎng)合：擾動(dòng)不大，精度要求不高的場(chǎng)合?？刂破鞅豢貙?duì)象輸入量輸出量控制量1.2.2 閉環(huán)控制閉環(huán)控制：具有反饋的控制系統(tǒng)。1.2

3、.2 閉環(huán)控制: 爐溫控制系統(tǒng) 爐溫控制系統(tǒng)方框圖爐溫控制系統(tǒng)方框圖1.2.2 閉環(huán)控制控制器測(cè)量元件被控對(duì)象輸入量輸出量偏差量控制量反饋量1.2.2 閉環(huán)控制: 方框圖中各符號(hào)的意義 元部件 方框（塊）圖 信號(hào)（物理量）及傳遞方向 中的符號(hào) 比較點(diǎn) 引出點(diǎn) 表示負(fù)反饋1.2.2 閉環(huán)控制: 負(fù)反饋原理 將系統(tǒng)的輸出信號(hào)引回輸入端，與輸入信號(hào)相比較，利用所得的偏差信號(hào)進(jìn)行控制，達(dá)到減小偏差、消除偏差的目的。 _ 構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)的核心 閉環(huán)(反饋)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)： (1) 系統(tǒng)內(nèi)部存在反饋，信號(hào)流動(dòng)構(gòu)成閉回路 (2) 偏差起調(diào)節(jié)作用 1.2.2 閉環(huán)控制: 控制系統(tǒng)的組成 被控對(duì)象控制系統(tǒng) 測(cè)

4、量元件 比較元件 控制裝置 放大元件 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 校正裝置 給定元件1.2.3 復(fù)合控制按照偏差控制原則和擾動(dòng)補(bǔ)償原則結(jié)合起來(lái)構(gòu)成的控制系統(tǒng) 1.2.3 復(fù)合控制: 函數(shù)記錄儀 函數(shù)記錄儀方框圖 1.2.3 復(fù)合控制: 具有校正的復(fù)合控制系統(tǒng) 1.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)1.3.1 線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)1. 線性系統(tǒng):輸出量c(t)及其各階導(dǎo)數(shù)都是一次的，且各項(xiàng)的系數(shù)與輸入量r(t)無(wú)關(guān)。1.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)1.線性系統(tǒng)對(duì)于線性系統(tǒng)，設(shè)：若若微分方程中各項(xiàng)的系數(shù)均為常數(shù)，則為線性定常系統(tǒng)，否則為線性時(shí)變系統(tǒng)。則1.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)2.非線性系統(tǒng)：系統(tǒng)的微分方程的系數(shù)與輸入量有關(guān)。繼電器

5、特性rcrcrc飽和特性不靈敏區(qū)特性非線性系統(tǒng)的暫態(tài)特性與初始條件有關(guān)，而線性系統(tǒng)的暫態(tài)特性與初始條件無(wú)關(guān)。1.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)1.3.2 連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)1. 連續(xù)系統(tǒng):各部分的信號(hào)都是連續(xù)信號(hào)（模擬信號(hào)）。2. 離散系統(tǒng):系統(tǒng)中至少有一個(gè)環(huán)節(jié)的信號(hào)是離散信號(hào)（數(shù)字信號(hào)）。計(jì)算機(jī)測(cè)量元件被控對(duì)象輸入量輸出量反饋量A/DD/A1.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)1.3.3 恒值系統(tǒng)、隨動(dòng)系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)1. 恒值系統(tǒng):輸入量和輸出量均為恒定值。2. 隨動(dòng)系統(tǒng):給定量為隨機(jī)函數(shù)，要求輸出量隨輸入量變化。3. 程序控制系統(tǒng):輸入量和輸出量均為按照確定的規(guī)律變化。1.4 對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求1. 穩(wěn)：（基本要求） 要求系統(tǒng)要穩(wěn)定2. 準(zhǔn)：（穩(wěn)態(tài)要求） 系統(tǒng)響應(yīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)， 輸出跟蹤精度要高3. 快：（動(dòng)態(tài)要求） 系統(tǒng)階躍響應(yīng)的過(guò)渡過(guò)程 要平穩(wěn)， 快速1.5 自動(dòng)控制原理課程的任務(wù)與體系結(jié)構(gòu)1.5 自動(dòng)控制原理課程的任務(wù)與體系結(jié)構(gòu)教學(xué)過(guò)程方框圖課 程 小 結(jié)1. 自動(dòng)控制的一般概