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1、,自动控制系统,律运行。,自动控制：(P1,第一自然段),自动控制的目的：,提高产品质量、生产效率；,改善劳动条件，减轻强度；,提高生活质量等。,通过控制器使被控对象或过程按照预定的规,1-1 自动控制的基本原理与方式,自动控制的应用：(P1，第二自然段),输入,被控物理量,输出,在所有工矿、企业、交通运输、农业生产、,文化娱乐、日常生活等都有应用。,1. 自动控制的应用,自动控制理论是研究自动控制技术的基础,2. 自动控制理论,理论，是理论性较强的工程学科。注重工程应,时间分界,20世纪60年代,开始发展,数学工具,用，在专业术语上不是非常严谨的理论。,常微分方程,达到完善,研究对象,传递函
2、数,一阶微分方程组,传递函数矩阵,SISO系统,定常系统,MIMO系统,定常和时变系统,输入,输出,系统变量,输入,输出,内部变量,3.反馈控制原理,到期望值。,前向支路；,反馈控制原理：(P2,第二自然段),将被控量的值与期望值进行比较，通过控制,器对被控对象施加作用，使被控物理量尽可能达,反馈控制系统,(负)反馈控制，闭环控制。,反馈工作原理；,反馈支路；,图1-1 人取书的反馈控制过程,图1-2 速度控制系统原理图,CF 触发器 ChuFa qi,KZ 可控硅整流器 Kekonggui Zhengliu qi,SM 伺服马达 Sifu Mada Sever Motor,TG 测速发电机
3、Tachometer Generrator,图1-2 缩写符号,FD 放大器 FangDa qi,可控硅元件工作原理,uCF 栅极电压；,V 电源电压；,uFZ 负载电压；,典型反馈控制系统的方框图,u(t)：控制信号，被控对象的输入；,y(t)：反馈信号；,r(t)：(系统)输入信号，控制指令，参考输入；,c(t)：(系统)输出信号，被控量；,反馈控制系统方框图,n(t)：扰动信号，干扰信号；,：偏差信号,求和器，比较器，相加点；有多个输,入信号，只有一个输出信号；输出信,号值是所有输入信号值的代数和。,控制系统方框图的基本构件,用到多处。,分支点；信号引出点；即一个信号引,方框；表示一个元
4、件、部件、对象、,过程、系统、环节等等；只能有一个,输入和一个输出。,比较元件：将测量到的输出信号对应值与参考输,入值比较，得出偏差信号；作为控制器,的输入信号；,4.反馈控制系统的基本组成 (P4),从系统(典型方框图)的输入端开始叙述：,给定元件：给出系统控制指令或参考输入信号；,控 制 器：包括放大元件 (将弱信号放大) 和校正,元件 (改善系统性能) ，有时也包括执行,元件 (功率驱动) ；,被控对象：是控制系统的主要部分，有时将执行,元件作为被控对象的组成部分；,测量元件：监测系统中的变量，主要检测被控的,的物理量；,测量元件是控制系统的眼睛，控制器是系统,的大脑，执行元件是系统的手
5、脚。,控制系统的组成部分还应考虑到作用在系统,上的扰动因素 (负载扰动、环境因素变化等) 。,自动控制系统的重要作用就是克服扰动对系,自动控制理论的主要研究对象是 (负) 反馈控,统的影响。,5.自动控制系统基本控制方式, 反馈控制方式：是控制系统的主要控制方式。,优点：能够抑制任何内部、外部扰动对被控量的,制系统。,影响，控制精度高；,缺点：结构复杂，系统分析和设计较困难。,系统输出端，输出量的变化不会对控制作用产, 开环控制方式：信号从系统输入端顺向流到,环控制方式的控制器必须针对作用信号类别和,对于系统的控制指令，开环控制器 ( 输入,生影响。该控制方式也称为顺馈控制方式。开,类型设计。
6、,补偿环节 ) 应使系统输出快速无误差地跟随指,令信号的变化。,对于系统的干扰信号，在干扰信号可以测,测量的前提下，开环控制器 (扰动补偿环节) 应,使系统输出尽可能地不受干扰信号的影响。,优点：结构简单，系统分析和设计较简便。,缺点：不能补偿其他因素对系统输出的影响。, 复合控制方式：将前两种控制方式联合使用。,具有两种控制方式的优点。,例 ( 习题1-4 ) 热交换器原理如图所示，试绘制系,统方框图，并说明系统工作原理，被控量和控制,装置。,和蒸汽控制阀门。,解：在该系统中，被控量是出口热水温度，控制,装置包括温度控制器、流量传感器、温度传感器,大蒸汽阀门，热蒸汽流量增大，提供更多热量，,反馈控制 若出口热水温度偏低，温度控制器加,水温升到指定值，反之，控制器减小蒸汽阀门；,系统方框图为,系统工作原理：,蒸汽阀门，使热蒸汽流量增大，提供更多热量，,流量补偿 当热水用量增大时，温度控制器加大,保持出水温度，反之，控制器减小蒸汽阀门；,