自动控制原理第一章绪论第一章绪论
自动控制原理 第一章绪论 第一章 绪论
自动控制原理第一章绪论Part1.1控制的定义控制的本意：为了达到某种目的对事物进行支配、管束、管制、管理、监督、镇压例1.【钢铁轧制：轧出厚度一致的高精度铁板>温度控制，生铁成分控制，厚度控制，张力控制，等等。自动控制：在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（被控对象）的某个工作状态或参数（即被控量）自动地按照预定的规律运行。例2。【程控机床】：自动进刀切削，加工出预期的几何形状→直线、圆弧等各种差补控制，进给量控制，等等
自动控制原理 第一章绪论 控制的本意 :为了达到某种目的对事物进行支配、 管束、管制、管理、监督、镇压。 自动控制 : 在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置 （称 ）, 使机器、设备或生产过程 （ ）的某个工作状态或参数（即 ）自动 地按照预定的规律运行。 Part 1.1 控制的定义 例1.[钢铁轧制]:轧出厚度一致的高精度铁板 →温度控制,生铁成分控制,厚度控制,张力控制,等等。 例2.[程控机床]:自动进刀切削，加工出预期的几何形 状→直线、圆弧等各种差补控制，进给量控制,等等。 控制装置或控制器 被控对象 被控量
自动控制原理第一章绪论Part1.2控制系统的工作原理和组成! Some Examples>恒温箱温度控制V人工控温√自动控温>液位控制系统√人工/自动控制
自动控制原理 第一章绪论 Part 1.2 控制系统的工作原理和组成 ➢恒温箱温度控制 ✓人工控温 ✓自动控温 ➢液位控制系统 ✓人工/自动控制 ! Some Examples
自动控制原理第一章绪论控制系统的工作原理Part 1.2. 11.人工控制恒温箱[动态过程]温度计V观测恒温箱内的温度（被控2制量)调压器与要求的温度（给定值）进mn行比较得到温度偏差的大小220VCV和方向[实质]检测偏差再纠正偏差单实际根据偏差大小和方向调节调手大脑调压器恒温箱漏度温度压器，控制加热电阻丝的电眼睛蔬度流以调节温度回复到要求值
自动控制原理 第一章绪论 [动态过程] ➢ 观测恒温箱内的温度（被控 制量） ➢ 与要求的温度（给定值）进 行比较得到温度偏差的大小 和方向 ➢ 根据偏差大小和方向调节调 压器，控制加热电阻丝的电 流以调节温度回复到要求值。 [实质]检测偏差再纠正偏差。 1.人工控制恒温箱 1 2 3 Part 1.2.1 控制系统的工作原理
自动控制原理第一章绪论2.恒温箱自动控制系统[动态过程]电压比较放大器O区>恒温箱实际温度由热电减速器功率执行偶转换为对应的电压u2放大器电动机>恒温箱期望温度由电调压器热电信加热电阻丝压u,给定，并与实际温度u比较得到温度220V偏差信号△u=ui-u2>温度偏差信号经电压、功率放大后，用以驱动执行电动机，并通过传动机构拖动调压器动触头。当温度偏高时，动触头向减小电流的方向运动，反之加大电流，直到温度达到给定值为止，此时，偏差△u=O，电机停止转动
自动控制原理 第一章绪论 ➢温度偏差信号经电压、功率放大后，用以驱动执行电动 机，并通过传动机构拖动调压器动触头。当温度偏高时， 动触头向减小电流的方向运动，反之加大电流，直到温度 达到给定值为止，此时，偏差u=0,电机停止转动。 [动态过程] 2.恒温箱自动控制系统 ➢恒温箱实际温度由热电 偶转换为对应的电压u2 ➢恒温箱期望温度由电 压u1给定，并与实际 温度u2比较得到温度 偏差信号u=u1 -u2
自动控制原理第一章绪论综上所述控制系统的工作原理>检测输出量（被控制量）的实际值；>将输出量的实际值与给定值（输入量）进行比较得出偏差；>用偏差值产生控制调节作用去消除偏差，使得输出量维持期望的输出
自动控制原理 第一章绪论 综上所述 控制系统的工作原理： ➢检测输出量（被控制量）的实际值； ➢将输出量的实际值与给定值（输入量）进行比较 得出偏差； ➢用偏差值产生控制调节作用去消除偏差，使得输 出量维持期望的输出
自动控制原理第一章绪论由于存在输出量反馈，上述系统能在存在无法预计扰动的情况下，自动减少系统的输出量与参考输入量（或者任意变化的希望的状态）之间的偏差，故称之为反馈控制显然：反馈控制建立在偏差基础上，其控制方式是“检测偏差再纠正偏差
自动控制原理 第一章绪论 由于存在输出量反馈，上述系统能在存在无法预 计扰动的情况下，自动减少系统的输出量与参考 输入量（或者任意变化的希望的状态）之间的偏 差，故称之为反馈控制。 显然：反馈控制建立在偏差基础上，其控制方式 是“检测偏差再纠正偏差”
自动控制原理第一章绪论Part 1.2.2控制系统的基本类型按输入量特征分类按传递信号分类按系统构成分类按信号传递方向恒值控制连续控制开环控制前馈控制程序控制反馈控制离散（数字）控制闭环控制随动控制半闭环控制
自动控制原理 第一章绪论 Part 1.2.2 控制系统的基本类型 按输入量特征分类 按传递信号分类 按系统构成分类 按信号传递方向 恒值控制 连续控制 开环控制 前馈控制 程序控制 离散（数字）控制 闭环控制 反馈控制 随动控制 半闭环控制
自动控制原理第一章绪论Part 1.2.3闭环控制系统的组成扰动信号比较比较+元件+元件输出X。给定放大变换执行串联校正控制卤区元件元件元件元件对象偏差信号输入信号局部eXi反馈并联校正元件主反馈信号xb主反馈反馈元件控制部分闭环控制系统的组成
自动控制原理 第一章绪论 Part 1.2.3 闭环控制系统的组成 闭环控制系统的组成
自动控制原理第一章绪论Part1.3控制理论的中心问题>稳定性：系统动态过程的振荡倾向及其恢复平衡状态的能力。稳定的系统当输出量偏离平衡状态时，其输出能随时间的增长收敛并回到初始平衡状态稳定性是控制系统正常工作的先决条件。控制系统稳定性由系统结构所决定，与外界因素无关。稳定性由控制系统内部储能元件的能量不可能突变所产生的惯性滞后作用所导致。气动伺服实例
自动控制原理 第一章绪论 Part 1.3 控制理论的中心问题 ➢稳定性： 系统动态过程的振荡倾向及其恢复平衡状态的能 力。稳定的系统当输出量偏离平衡状态时，其输 出能随时间的增长收敛并回到初始平衡状态。 气动伺服实例 稳定性是控制系统正常工作的先决条件。控制系 统稳定性由系统结构所决定，与外界因素无关。 稳定性由控制系统内部储能元件的能量不可能突 变所产生的惯性滞后作用所导致