自動控制系統(tǒng)的工作原理-預覽頁
【正文】 ntrol Theory 劉明俊 國防科技大學出版社 2 1. 人類社會發(fā)展的三個時代 ? 人力時代 人類主要依靠自身的肌體來完成能量變換和信息變換，但是人類自身轉換的功率和范圍都極其有限，縱有九牛二虎之力，也不能晝夜不停地工作著，因此創(chuàng)造的財富有限，最高文明只達到封建社會。 3 ? 自動化時代 在這個時代中，不僅能量變換、而且信息變換都由機器來完成，在人類活動所見的空間，只要需要用“力”的地方，都會給它配上一個小的腦袋－－單片機或微處理器之類的小腦袋。 大一 公共基礎課： 英語 數(shù)學 物理 政治 大二 技術基礎課： 電路 電子 電機 計算機編程 大三 專業(yè)基礎課： 自控 供電 微機 電力電子技術 大四 專業(yè)課、設計：調速 計算機控制 畢業(yè)設計 自動控制原理是電氣工程及其自動化專業(yè)的主干課程 ， 也是信電學院平臺課程 。 作業(yè)缺一半不允許參加考試 。 11 自動控制系統(tǒng)的工作原理 系統(tǒng)：為了達到某一目的，由一些對象相互作用，相互制 約，組成一個具有一 定運動規(guī)律的 整體 。 12 開環(huán)控制 按控制方式 閉環(huán)控制 （反饋控制） 復合控制 按對象方式 運動控制 （電機調速、機器人） 過程控制 （鍋爐過程、化工過程） 把從被控對象輸出端獲得的信息通過中間環(huán)節(jié)（稱為反饋環(huán)節(jié)）再送回控制器的輸入端的過程，稱為 反饋 。因此，開環(huán)控制系統(tǒng)又稱無反饋控制系統(tǒng)。 ? 由于引入了被反饋量的反饋信息，整個控制過程成為閉合的，因此反饋控制也稱為閉環(huán)控制 。 ? 應當指出，反饋控制系統(tǒng)不限于工程范疇，在各種非工程范疇內，諸如社會學、經濟學和生物學中，也存在著反饋控制系統(tǒng)。例如，人打算拿桌上的盒子。放出的中子有的則繼續(xù)引起重核裂變。 工作原理： 25 閉環(huán)與開環(huán)控制系統(tǒng)的比較 ? 開環(huán)控制：順向作用，沒有反向的聯(lián)系，沒有修正偏差能力，抗擾動性較差。但是結構復雜，成本高（價格成倍增加，車床、洗衣機、小轎車）；系統(tǒng)設計、分析麻煩。信號沿箭頭方向從輸入端到達輸出端的傳輸通路稱前向通路；系統(tǒng)輸出量經測量裝置反饋到輸入端的傳輸通路稱主反饋通路。 比較元件： 把測量元件檢測的實際值（被控量）與給定元件 給出的參考量進行比較，求出它們之間的偏差。 如步進電機，繼電器開關。 由系統(tǒng)的結構 參數(shù) 決定與外界因素無關。 （ 1）系統(tǒng)穩(wěn)定，稱為絕對穩(wěn)定，即通常所說的穩(wěn)定性。 描述 過渡過程性能可以用 平穩(wěn)性 和 快速性 加以衡量，一般稱為動態(tài)性能。 簡單地說：穩(wěn)、快、準 34 15 自動控制系統(tǒng)的分類 ? 按工作原理分類 開環(huán)控制、閉環(huán)控制、復合控制 ? 按數(shù)學模型分類 定常系統(tǒng)和時變系統(tǒng) 線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng) ? 當系統(tǒng)中各元件輸入輸出特性是線性特性，系統(tǒng)的狀態(tài)和性能以線性微分方程或差分方程來描述時，這種系統(tǒng)稱為線性系統(tǒng)。 35 ?按系統(tǒng)內部的信號特征分類 連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng) ?連續(xù)系統(tǒng)的特點是系統(tǒng)中各元件的輸入信號和輸出信號都是時間的連續(xù)函數(shù)，這類系統(tǒng)的運動狀態(tài)是用 微分方程 來描述的。采樣過程通常是通過采樣開關把連續(xù)的模擬量變?yōu)槊}沖序列，這樣的系統(tǒng)一般又稱為采樣控制系統(tǒng)。 37 1. 液位控制系統(tǒng) 圖 （ a）是一個液位控制系統(tǒng)原理圖。如 2021年前，羅馬人：水位控制系統(tǒng)（淋?。? ，神廟（開關門）英雄裝置。 1892年李雅普諾夫用嚴格的數(shù)學分析方法論述了穩(wěn)定性問題，至今仍然是分析穩(wěn)定性的重要方法。 ?1948年，美國數(shù)學家 《 Cyberics》 是一個控制科學里程碑。 ?從 1960－ 1980，確定性系統(tǒng)、隨機系統(tǒng)的最佳控制，及復雜系統(tǒng)的自適應和學習控制，都得到充分的研究。 這一時期的主要代表人物有伯德和伊文思。 這種方法可以解決多輸入多輸出問題，系統(tǒng)既可以是線性的、定常的，也可以是非線性的、時變的。 48 ?智能控制理論（ 1980—— ） 以人工智能為基礎，研究復雜對象 (車間、工廠、集 團 )、復雜任務、復雜環(huán)境。 49 控制系統(tǒng)的計算機輔助設計 ?控制系統(tǒng)的計算機輔助設計發(fā)展概況 第一階段： 60～ 70年代，采用一個或者幾個控制系統(tǒng)計算程序組成的控制系統(tǒng)計算機輔助設計軟件包。 它是一個功能十分強大的系統(tǒng) ， 是集數(shù)值計算 、 圖形管理 、 程序開發(fā)為一體的環(huán)境 ， 已經成為一種實用的全新計算機高級編程語
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