《自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)》ppt課件-文庫(kù)吧
2024-12-31 09:01 本頁(yè)面
【正文】 外部擾動(dòng) 自動(dòng)控制系統(tǒng) ?二 . 構(gòu)成 南通大學(xué)電氣工程學(xué)院 按照結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類： 閉環(huán)控制、開環(huán)控制、復(fù)合控制（同時(shí)具有開環(huán)和閉環(huán)結(jié)構(gòu)） 自動(dòng)控制系統(tǒng) ?三 . 分類 ? 閉環(huán)控制 原理：需要控制的是受控對(duì)象（如水位控制系統(tǒng)）的被控量（如液位），而測(cè)量的則是被控量和給定值，并計(jì)算兩者的偏差，該偏差信號(hào)經(jīng)放大后送到執(zhí)行元件，去操縱受控對(duì)象，使被控量按預(yù)定的規(guī)律變化，以消除偏差。只要被控量偏離了給定值，系統(tǒng)均能自動(dòng)糾正。這種控制方式也稱為按偏差調(diào)節(jié) 南通大學(xué)電氣工程學(xué)院 自動(dòng)控制系統(tǒng) ?三 . 分類 ?閉環(huán)控制 反饋控制：輸出量回送到輸入端，與指令信號(hào)比較產(chǎn)生偏差，利用偏差實(shí)現(xiàn)控制 指令信號(hào)與被控量相減為 負(fù)反饋 ，相加則為正反饋。不做特別說明，一般指負(fù)反饋。 三大特點(diǎn)：閉環(huán)；負(fù)反饋；偏差控制 優(yōu)點(diǎn)：控制精度高，抗干擾能力強(qiáng) 缺點(diǎn)：元件多，線路復(fù)雜，分析和設(shè)計(jì)麻煩 南通大學(xué)電氣工程學(xué)院 自動(dòng)控制系統(tǒng) ?三 . 分類 ? 開環(huán)控制 ① 按給定值控制 原理：需要控制的是受控對(duì)象的被控量，控制裝置只接收給定值，信號(hào)只由給定值單向傳遞到被控量，無(wú)反向聯(lián)系 特點(diǎn)：簡(jiǎn)單，控制精度低，抗干擾能力差。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，精度要求不高時(shí)，有一定實(shí)用價(jià)值 開環(huán)控制和閉環(huán)控制基本區(qū)別：有無(wú)負(fù)反饋?zhàn)饔? 南通大學(xué)電氣工程學(xué)院 自動(dòng)控制系統(tǒng) ?三 . 分類 ? 開環(huán)控制 ② 按干擾補(bǔ)償 原理：需要控制的是被控量，而測(cè)量的是干擾信號(hào)，利用干擾信號(hào)產(chǎn)生控制作用，以減小或抵消干擾對(duì)被控量的影響，也稱 順饋控制 由于測(cè)量的是干擾，故只能對(duì)可測(cè)量的干擾進(jìn)行補(bǔ)償。因此，控制精度受到原理的限制。（例如穩(wěn)壓電源）。 南通大學(xué)電氣工程學(xué)院 自動(dòng)控制系統(tǒng) ?三 . 分類 ? 復(fù)合控制 原理：把按偏差控制與按干擾控制結(jié)合起來，對(duì)主要擾動(dòng)采用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)按干擾控制；同時(shí)再組成反饋系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)按偏差控制，以消除其他偏差。 ?總結(jié)： 組成：自動(dòng)控制裝置和受控對(duì)象；任務(wù)：使被控量自動(dòng)跟隨指令信號(hào)變化； 實(shí)現(xiàn)：閉環(huán)控制、開環(huán)控制和復(fù)合控制；功能：測(cè)量、調(diào)節(jié) (比較放大 )和執(zhí)行 南通大學(xué)電氣工程學(xué)院 ① 按元件類型：可分為機(jī)械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、機(jī)電系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、生物系統(tǒng)等； ② 按系統(tǒng)功用：可分為溫度控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、位置控制系統(tǒng)等； ③ 按系統(tǒng)性能：可分為線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)、連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)、定常系統(tǒng)和時(shí)變系統(tǒng)、確定性系統(tǒng)和不確定性系統(tǒng)等； ④ 按輸入量形式：可分為恒值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)等 為全面反映自動(dòng)控制系統(tǒng)特點(diǎn)，常將上述分類方法組合應(yīng)用 自動(dòng)控制系統(tǒng) ?三 . 分類 ?其他分類方法 南通大學(xué)電氣工程學(xué)院 ?線性連續(xù)控制系統(tǒng) 描述：線性微分方程 自動(dòng)控制系統(tǒng) ?三 . 分類 ① 恒值控制系統(tǒng)：水位控制；溫度、壓力等過程控制系統(tǒng) ② 隨動(dòng)控制系統(tǒng)：輸入量預(yù)先未知隨時(shí)間變化；伺服控制系統(tǒng) ③ 程序控制系統(tǒng)：輸入量按預(yù)先規(guī)律隨時(shí)間變化 南通大學(xué)電氣工程學(xué)院 自動(dòng)控制系統(tǒng) ?三 . 分類 ?線性離散控制系統(tǒng) 描述：線性差分方程 ?非線性控制系統(tǒng) ?SISO系統(tǒng)和 MIMO系統(tǒng) ?集中參數(shù)和分布參數(shù)系統(tǒng) 南通大學(xué)電氣工程學(xué)院 ? 作用：自動(dòng)控制系統(tǒng)是由各個(gè) 相互聯(lián)系 的環(huán)節(jié)組成，每一個(gè)環(huán)節(jié)都有輸入輸出信號(hào)，方框圖和傳遞函數(shù)分別 從直觀和數(shù)理角度 來描述輸入輸出信號(hào)的關(guān)系，是 經(jīng)典自動(dòng)控制理論分析和綜合 的基本手段 傳遞函數(shù)與環(huán)節(jié)特性 ?一 . 方框圖和傳遞函數(shù) ? 阻容電路 1( ) ( )1Y s X sR Cs? ?d 1 ()d cicu uut R C??南通大學(xué)電氣工程學(xué)院 傳遞函數(shù)與環(huán)節(jié)特性 ?一 . 方框圖和傳遞函數(shù) ?傳遞函數(shù)：系統(tǒng)或環(huán)節(jié)的輸出與輸入拉氏變換之比 ()()()YSGsUs?幾點(diǎn)說明： ? 傳遞函數(shù)只適用于線性定常系統(tǒng) ? 傳遞函數(shù)完全取決于系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù) ? 傳遞函數(shù)只表明特定輸入輸出關(guān)系。同一系統(tǒng)，取不同變量作為輸入輸出，傳遞函數(shù)各不相同 ? 傳遞函數(shù)在零初始條件下建立，因此它只是系統(tǒng)零狀態(tài)模型，不能完全反映零輸入響應(yīng)動(dòng)態(tài)特性 ? 假設(shè)零初始條件在工程上可以接受 南通大學(xué)電氣工程學(xué)院 ?自動(dòng)控制系統(tǒng)更科學(xué)的分類，應(yīng)根據(jù)其動(dòng)態(tài)特性分類，具有相同動(dòng)態(tài)特性 (相同的微分方程描述 )的系統(tǒng)，盡管元件，功能，構(gòu)造原理不同，都應(yīng)歸納于同一類自動(dòng)控制系統(tǒng) 傳遞函數(shù)與環(huán)節(jié)特性 ?二 . 典型環(huán)節(jié)傳遞函數(shù) 杠桿系統(tǒng) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 理想運(yùn)放器 上述系統(tǒng)輸入輸出之間滿足比例關(guān)系，因此為同一系統(tǒng) 南通大學(xué)電氣工程學(xué)院 ?比例環(huán)節(jié) 傳遞函數(shù)與環(huán)節(jié)特性 ?二 . 典型環(huán)節(jié)傳遞函數(shù) K 為比例系數(shù)或放大系數(shù)，表示輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的比值 南通大學(xué)電氣工程學(xué)院 傳遞函數(shù)與環(huán)節(jié)特性 ?二 . 典型環(huán)節(jié)傳遞函數(shù) ?一階慣性環(huán)節(jié) Example： 阻容電路 單階水槽 南通大學(xué)電氣工程學(xué)院 傳遞函數(shù)與環(huán)節(jié)特性
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