自動控制系統(tǒng)概念ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-30 03:55 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 入采樣序列 差分方程的次數(shù) 系統(tǒng)中只要有一個元件的輸入 輸出特性是非線性的，這類系統(tǒng)就稱為非線性控制系統(tǒng)。 這類系統(tǒng)要用非線性微分方程（或非線性差分方程）來描述其特性。非線性方程的特點是系數(shù)與變量有關(guān)，或者方程中含有變量及其導數(shù)的高次冪或乘積項。 . . . 2( ) ( ) ( ) ( ) ( )y t y t y t y t r t? ? ?目前，對不同類型的非線性控制系統(tǒng)的研究還沒有統(tǒng)一、有效的方法，對于一些非線性程度不太嚴重的元件，可在一定范圍內(nèi)進行線性化處理，使之近似成為線性系統(tǒng)。 自動控制與人工控制 ? 人工控制過程 分析對策 觀察 執(zhí)行 工作對象 觀察 預期 目標 干擾 實際結(jié)果 ? 自動控制的方法 測量 執(zhí)行 測量 比較計算 受控對象 被控量 干擾 工作對象 —— 受控對象 實際對象 —— 被控量 給定值 ? 開環(huán)控制 ： 開環(huán)控制：系統(tǒng)的輸出量與輸入量之間只有順向作用，而無反向聯(lián)系，輸出量對系統(tǒng)的控制過程不發(fā)生影響 計算 執(zhí)行 受控對象 干擾 給定值 被控量 ? 開環(huán)控制的特點 ： a. 輸出量只取決于控制信號和元件特性。 b. 當系統(tǒng)元件性能發(fā)生變化或出現(xiàn)干擾因素時，被控量將與給定值之間發(fā)生發(fā)生較大偏差而不能自動校正。 c. 輸出量的控制精度將取決于控制器及被控對象的參數(shù)穩(wěn)定性。 d. 環(huán)節(jié)簡單，容易實現(xiàn)，穩(wěn)定性好。 e. 于是開環(huán)系統(tǒng)具有規(guī)定的精度，系統(tǒng)各元、部件的參數(shù)值，在工作過程中，必須嚴格保持在事先校準的量值上。 ? 閉環(huán)（反饋）控制： ? 需控制的是被控對象的被控量，而測量的也是被控量。并與給定值進行比較計算，求得它們的偏差，通過偏差來自動糾正偏差 —— 按偏差調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 ?利用通過負反饋產(chǎn)生的偏差所取得的控制作用去消除偏差的控制原理稱為反饋控制原理 。 比較計算 執(zhí)行 受控對象 測量 給定值 被控量 ? 閉環(huán) (反饋 )控制系統(tǒng)特點 ： a. 無論是由干擾造成的，還是由結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化引起的，只要被控量出現(xiàn)偏差，系統(tǒng)則自動糾偏，使被控量重新恢復到期望值上去。 b. 結(jié)構(gòu)復雜，精度高，穩(wěn)定性降低，實現(xiàn)較困難。 c. 只有當系統(tǒng)的擾動量無法事先預計的情況下，閉環(huán)控制方案才具有明顯的優(yōu)勢。 閉環(huán)控制系統(tǒng)必須滿足的要求 ? 必須對被控制量進行測量，并將其反饋到系統(tǒng)的輸入端與控制量相減（即負反饋），得到偏差； ? 對偏差進行適當放大，從而產(chǎn)生對被控對象（如電動機）的控制作用； ? 上述控制作用應使被控制量作消除偏差保持期望值的相應變化。 開環(huán)系統(tǒng)與閉環(huán)系統(tǒng)的比較 , 它是單向的控制過程； 閉環(huán)控制系統(tǒng)是輸出量反饋回輸入端參與控制的控制系統(tǒng) , 輸入量與輸出量往往是不同性質(zhì)的量 ；其特點為： 有反饋； 會調(diào)整； 被控量會被控制在一定的值 —— 結(jié)果穩(wěn)定； “ 結(jié)果 ” 會影響 “ 結(jié)果 ” ； 給定量與被控量是可比較的同一種性質(zhì)的量。 ，且不必對被控制量進行測量和反饋，因而結(jié)構(gòu)簡單。故當系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的干擾預先確知，且可做到有效補償時，采用開環(huán)控制具有一定優(yōu)越性，特別是被控制量難以直接測量時可以考慮采用開環(huán)控制方案。只有當系統(tǒng)的擾動量無法事先預計的情況下，閉環(huán)控制方案才具有明顯的優(yōu)越性； c. 從系統(tǒng)的穩(wěn)定性來考慮，開環(huán)控制系統(tǒng)在這個問題上容易解決，因而不是一個十分重要的問題；但對閉環(huán)控制系統(tǒng)來說，穩(wěn)定性則是要研究的主要問題之一。 d. 對開環(huán)控制系統(tǒng)來說，由于不存在被控制量到控制量的負反饋，所以對于擾動給被控制量造成的誤差，系統(tǒng)不具有自行修正的能力。對于這類系統(tǒng)的控制精度便完全由采用高精度元件和采取有效的抗干擾措施來保證；在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，由于采用負反饋因而被控制量對于外部和內(nèi)部的干擾都不甚敏感，從而有可能采用精度不高，成本低廉的元件來構(gòu)成控制質(zhì)量較高的系統(tǒng)； 項 目 開環(huán)控制 閉環(huán)控制 結(jié)構(gòu) 抑制擾動能力 控制精度 設計與分析 簡單 無 一般 較方便 復雜 能夠抑制內(nèi)、外擾動對系統(tǒng)輸出的影響 較高 較困難，需要考慮不換系統(tǒng)穩(wěn)定性 反饋控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)比較 ? 復合控制 在反饋控制系統(tǒng)中，加入開環(huán)控制措施（稱為前饋），以補償反饋控制的不足，稱為復合控制。常用于對控制性能要求較高的系統(tǒng)中。如下圖中（ a）
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