自动控制理论第一章绪论.ppt
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1、自动控制理论基础,北京理工大学机械与车辆学院 2011年3月,主讲:陈 漫 电话:68918637 手机:13693260082,教材: 自动控制理论基础 北京理工大学出版社 参考书目: 控制工程基础 清华大学出版社,平时成绩:30 考试成绩:70,平时成绩:1 课堂回答问题; 2 课堂测验成绩; 3 作业。,1 不影响他人听讲; 2 不得带耳机,吃零食; 3 请将手机关闭或设为静音。,课堂纪律:,1.1 引言 1.2控制系统基本工作原理 1.3控制系统分类 1.4闭环控制系统的基本组成 1.5控制系统的基本要求 1.6控制理论的发展历程,1 自动控制理论概述,1.1 引言,什么是自动控制?,
2、第1章 自动控制理论概述,自动控制,就是在没有人直接参与的情况下,利用附加装置使被控对象自动的按照某种规律运行,使被控对象的一个或几个物理量按照预定的要求变化。,第1章 自动控制理论概述,自动控制系统所要解决的基本任务是: 如何使被控制量按照给定的变化规律而变化。,第1章 自动控制理论概述,学习自动控制这门学科要解决两方面的问题:,1)如何分析某个给定的控制系统的工作原理、动态特性,分析该系统的稳定性、准确性、快速性等;,2)如何根据实际需要进行控制系统的设计,并通过机、电、光、液压等元件或设备来实现这一系统。,你身边的自动控制系统,全自动洗衣机 电冰箱 电饭煲 电梯控制系统 温度控制系统 水
3、位控制系统 速度控制系统,ABS 刹车防抱死系统,EBD 电子制动力分配系统,EBA 电子刹车辅助系统,TCS 遁迹控制系统,ESP 牵引力控制系统,坦克火控系统,第1章 自动控制理论概述,1.2 控制系统基本工作原理,恒温控制系统示意图,第1章 自动控制理论概述,反馈,就是指输出量通过适当的测量装置将信号的全部或一部分返回输入端,使之与输入量进行比较。若反馈信号是与输入信号相减,使差值越来越小,称为负反馈,反之称为正反馈。反馈是实现自动控制最基本的方法。,第1章 自动控制理论概述,1.3 控制系统分类 按照有无反馈测量装置,控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统,第1章 自动控制理论概述,
4、1) 开环控制系统:若系统的输入量和输出量之间只有顺作用,而没有反向联系(反馈),则称该系统为开环系统。,特点:开换控制系统具有结构简单、价格便宜、容易维修等优点,但由于它不能修正被控制量的偏差,因而在有扰动时,控制精度降低。,第1章 自动控制理论概述,应用: 广泛应用的开环控制系统,如自动售货机、自动洗衣机、产品自动生产流水线及交通指挥的红绿灯转换等。,第1章 自动控制理论概述,开环控制系统示意图,第1章 自动控制理论概述,2) 闭环控制系统:输入量和输出量之间不仅有顺作用,而且具有反向作用(反馈),则为闭环控制系统。,特点:闭环控制系统都是利用负反馈原理进行工作的,能够自动修正输出量的偏差
5、,能够修正扰动引起的误差,其控制精度较高,但结构复杂,成本较高。,第1章 自动控制理论概述,闭环控制系统示意图,第1章 自动控制理论概述,按照控制系统的运动特性分类,可分为线性系统和非线性系统。,第1章 自动控制理论概述,1)线性系统:如果系统的运动特性能够用线性方程来描述,则该系统是线性系统。线性系统的特点是满足叠加原理:叠加性和均匀性。 叠加性:指系统同时存在有几个输入量时,其输出等于各输入量单独作用所引起的输出量之和。 均匀性:即指若输入增加或缩小若干倍时,其输出也随之增加或减小若干倍。,第1章 自动控制理论概述,线性系统的叠加原理表明:各个外作用在线性系统内部引起的输出互不影响,所以作
6、用于线性系统的各个外力作用可以分别处理,然后把它们的输出叠加。,第1章 自动控制理论概述,2)非线性系统 其运动特性需用非线性方程描述。它不满足叠加原理,第1章 自动控制理论概述,注意:在实际中,绝大多数对象都具有非线性特性,而大多数仪器仪表也是非线性的,所以很少有真正意义上线性系统,一般是采用线性化措施将非线性系统处理成线性系统,这样就可简化分析和运算。(本质非线性除外),第1章 自动控制理论概述,按照信号处理技术的不同,分为模拟控制系统和数字控制系统。,第1章 自动控制理论概述,随动系统和自动调整系统 随动系统:给定值未知,系统被控量尽可能小的跟随给定值; 自动调整系统:给定值不变,被控量
7、以一定的准确度保持在要求值附近。,调速系统,位置伺服系统,伺服阀控制,第1章 自动控制理论概述,此外,按照描述微分方程的系数是否随时间可变可以分为定常系统和时变系统; 按照系统结构参数是否确定分为确定系统和不确定系统; 按照变量的变化是否是连续进行的可分为连续控制系统和离散控制系统。,第1章 自动控制理论概述,1.4 闭环控制系统的基本组成,第1章 自动控制理论概述,1)基本输入元件:产生基准输入信号,一般使输入与输出成比例,主要是使输入便于与反馈进行比较 2)反馈元件:对系统的输出进行测量,产生反馈信号,与基准输入进行比较。反馈信号与输出量成一定的函数关系。 3)比较元件:比较基准输入与反馈
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- 自动控制 理论 第一章 绪论
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