[高等教育]自動(dòng)控制及其仿真概述(已修改)
2025-01-31 19:07 本頁面
【正文】 第 6章 自動(dòng)控制及其仿真概述 自動(dòng)控制系統(tǒng)概述 自動(dòng)控制的基本概念 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本形式及特點(diǎn) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類 對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求及性能評(píng)價(jià) 主要內(nèi)容 控制系統(tǒng)仿真概述 計(jì)算機(jī)仿真和輔助設(shè)計(jì)的基本概念 計(jì)算機(jī)仿真模型 計(jì)算機(jī)仿真的三要素及基本步驟 仿真的分類 仿真技術(shù)的應(yīng)用及其意義 仿真技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 計(jì)算機(jī)仿真軟件 相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源 主要內(nèi)容 自動(dòng)控制的基本概念 ?控制：在自動(dòng)控制原理中，“控制”是指為了克服各種擾動(dòng)的影響，達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，對(duì)生產(chǎn)機(jī)械或過程中的某一個(gè)或某一些物理量進(jìn)行的操作。 如我們?cè)谥谱髦悄苘嚨倪^程中，對(duì)智能車電機(jī)的方向和速度的控制；或?qū)C(jī)器人的控制等。再如神舟飛船的發(fā)射、飛船在軌運(yùn)行時(shí)姿態(tài)的控制、飛船返回地面時(shí)測(cè)控雷達(dá)的控制等。 這里涉及到被控變量的概念。如智能車電機(jī)的方向和速度即是被控變量，也稱為被控量。 自動(dòng)控制的基本概念 ?自動(dòng)控制系統(tǒng)：由被控對(duì)象和控制器按一定方式連接起來 ， 完成某種自動(dòng)控制任務(wù)的有機(jī)整體 。 其中起控制功能的裝置稱為控制器 。 控制系統(tǒng)分類：在對(duì)被控量進(jìn)行控制時(shí) ， 按系統(tǒng)中是否有人參與 ， 可分為人工控制和自動(dòng)控制 。 若由人來完成對(duì)被控量的控制 ， 稱為人工控制；若由自動(dòng)控制裝置代替人來完成這種操作 ， 稱為自動(dòng)控制 。 也有從控制對(duì)象生產(chǎn)工藝過程的性質(zhì) 、 特點(diǎn)出發(fā) ， 將控制系統(tǒng)分為兩大類：一類是以機(jī)械運(yùn)動(dòng)為主要生產(chǎn)形式 ， 以電動(dòng)機(jī)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的 “ 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) ” ；另一類是以化學(xué)反應(yīng)或者熱能轉(zhuǎn)換為主要生產(chǎn)形式 ， 以自動(dòng)化儀表與裝置為檢測(cè)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的 “ 工業(yè)生產(chǎn)過程控制系統(tǒng) ” 。 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本形式及特點(diǎn) 自動(dòng)控制系統(tǒng)按其基本結(jié)構(gòu)形式而言，可分為 2種類型： 開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng) 開環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是輸出量即被控量不返回到系統(tǒng)的輸入端 開環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖： 輸 入 輸 出 量被 控 對(duì) 象控 制 器 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本形式及特點(diǎn) 由于在開環(huán)控制系統(tǒng)中，控制器與被控對(duì)象之間只有順向作用而無反向聯(lián)系，系統(tǒng)的被控變量對(duì)控制作用沒有影響，系統(tǒng)的控制精度完全取決于所用元器件的精度和特性調(diào)整的準(zhǔn)確度。因此，開環(huán)系統(tǒng)只有在輸出量難于測(cè)量且要求控制精度不高及擾動(dòng)的影響較小或擾動(dòng)的作用可以預(yù)先加以補(bǔ)償?shù)膱?chǎng)合，才得以廣泛應(yīng)用。 對(duì)于開環(huán)控制系統(tǒng)，只要被控對(duì)象穩(wěn)定，系統(tǒng)就能穩(wěn)定地工作。 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本形式及特點(diǎn) 輸 入 r 輸 出 量 ye bHG閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本形式及特點(diǎn) 閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是： （ 1）利用負(fù)反饋的作用來減小系統(tǒng)誤差。 由圖可以看出，系統(tǒng)輸出量偏離期望值時(shí)，這個(gè)偏差將被檢測(cè)出來，對(duì)控制作用產(chǎn)生影響，從而使系統(tǒng)具有自動(dòng)修正被控量偏離的能力，減小了系統(tǒng)誤差，較好地實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制的功能。 （ 2）能有效抑制被反饋通道包圍的前向通道中各種擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)輸出量的影響。 （ 3）可減小
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