自动控制原理概述课件.ppt
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1、自动控制原理概述第1页,此课件共41页哦第一章 自动控制原理概述第2页,此课件共41页哦本章重点n控制系统的组成、分类、特点n自动控制及自动控制系统的含义n反馈与反馈控制的概念第3页,此课件共41页哦本章难点确定控制系统的被控对象、被控量、给定量等等,绘制方框图,分析实际控制系统的基本原理。自动控制的实质 深刻理解反馈的概念和思想第4页,此课件共41页哦1.0 概述 自动控制技术在工农业生产、国防、航空航天等各个领域中起着重要的作用!广泛应用于各种工程学科领域,并扩展到生物、医学、环境、经济管理和其它许多社会生活领域独立的学科并与其它学科相互渗透、相互促进。自动控制原理是自动控制技术的基础理论
2、,是一门理论性较强的工程科学。第5页,此课件共41页哦根据自动控制技术发展的不同阶段,自动控制理论分为两大部分:在工程实践中,经典控制理论已得到许许多多成功地运用,而且今后还将发挥其理论指导作用u经典控制理论:19世纪末-上世纪60年代,这一百多年所形成的理论,称为经典控制理论,它是以传递函数为数学基础,主要研究单输入、单输出线性定常系统的控制和综合问题。第6页,此课件共41页哦u现代控制理论:现代控制理论是上世纪60年代以后发展起来的新理论称为现代控制理论,它是以状态空间为数学基础.主要研究主要研究具有高性能的多输入、多输出变参数具有高性能的多输入、多输出变参数系统的控制和综合问题。系统的控
3、制和综合问题。现代控制理论能解决一些经典控制理论难以解决的问题,而且随着计算机技术和现代应用数学研究的发展,目前现代控制理论正向着大系统和人工智能化方向发展。第7页,此课件共41页哦 现代的工程技术人员和科学工作者,必须具备一定的自动控制理论基础知识1.1 自动控制理论和自动控制系统的基本概念自动控制理论和自动控制系统的基本概念 人工温控系统(1)人工控制一、人工控制与一、人工控制与自动控制第8页,此课件共41页哦 人工控制水位系统水位人工控制系统第9页,此课件共41页哦整个控制过程人在做的工作l首先人用肉眼观察水面(温度)的实际高度h(T);l 将实际水面高度h与期望的水面高度H,进行比较,
4、得出偏差值 dH=H-hl 根据只得大小和方向来调节水阀的开口大小l 人工的整个过程在做什么?人工的整个过程在做什么?在检测偏差,纠正偏差在检测偏差,纠正偏差 这也是控制的实质这也是控制的实质第10页,此课件共41页哦 所谓人工控制就是其检测偏差和纠正偏差,都是人工完成的所以称为人工控制。n人工控制存在的问题:1)由于用肉眼检测偏差,所以误差大,控制精度低。2)若系统变化快,则人的劳动强度大。所以我们说:人工控制系统,劳动强度大,控人工控制系统,劳动强度大,控制精度低,不能适应高速运动系统。制精度低,不能适应高速运动系统。第11页,此课件共41页哦(2)自动控制n我们能否将一个人工控制系统,改
5、造为一个自动控制系统呢?我们说是完全可以的,只要我们能选择一个合适的控制器,来替代人的工作,就可将此人工控制系统改造为自动控制系统。第12页,此课件共41页哦例1 简单的水位控制系统此系统利用了一个连杆机构替代了人的工作,实现了自动控制。第13页,此课件共41页哦例2 较为完善的水位控制系统第14页,此课件共41页哦例采用离心调速器的蒸汽机转速控制系统第15页,此课件共41页哦例3.温度自动控制系统220V电压放大器功率放大器可逆电机给定电压信号热电偶加热器ua+-+ufueUe=ua-uf,请大家看看此系统与人工控制系统作了那些改造第16页,此课件共41页哦比较人工控制和自动控制可见所谓自动
6、控制是:在没有人直接参与的情况下,利用控制装置(或控制器)使某种设备、工作机械或生产过程自动按预定的运动规律运行自动控制的类型很多l国防业中使用的火炮,火炮根据雷达指挥仪传来的信息自动的调整方位角、俯仰角,随时跟踪目标,瞄准着弹点。l机加工中,数控机床能够按预先安排的工艺程序进行自动切削,最终加工出我们所需要的工件。第17页,此课件共41页哦 自动控制系统在生产实际和我们日常生活中,我们见到的很多,尽管它们的结构和功能各不相同,但是它们有共同的规律:即系统中被控制量按照控制量的变化规律来变化例如:前面我们介绍温控系统p 被控量(炉内温度)-随控制量(给定电压ua)的 变化而变化火炮控制系统p被
7、控量(火炮方位角和俯仰角)-随控制量(雷达信息)变化而变化第18页,此课件共41页哦通过以上分析,可见自动控制的实质为:检测偏差,由偏差产生控制作用,消除检测偏差,由偏差产生控制作用,消除(或减少)偏差(或减少)偏差自动控制的基本原理第19页,此课件共41页哦二、自动控制系统的组成n从上述几个控制系统可见,系统虽然简单,但从系统组成的角度来看,还是很典型的。n 根据各部分性质和功能,一般情况下,控制系统可划分为五个组成部分五个组成部分u 检测部分:把被控制量的大小检测出来u 比较部分:检测值与给定值相比较,产生偏差信号第20页,此课件共41页哦偏差-为系统的控制信号u信号放大与转换部分u执行机
8、构部分:按信号的大小和方向,对控制对象施于控制作用温度自动控制系统通过可逆电机通过可逆电机电位器触头电位器触头改变加热电压改变加热电压u 控制对象:被控设备(炉温)u校正装置:用于改善系统性能第21页,此课件共41页哦 在控制系统中,为了明确系统各部分的联系,习惯用原理方框图描述系统,图中每一方块代表系统相应组成部分。信号用箭头表示,进入方块的箭头表示该装置的输入量,离开方块的箭头表示该方块的输出量。代表比较元件,表示信号在这里进行代数叠加 信号的分支点,表示信号的取出。第22页,此课件共41页哦以温度自控系统用原理方块图描述如下 放大装置 执行装置 (散热量Q)控制对象电压、功率放大可逆电机
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