控制工程基礎(chǔ)-緒論(編輯修改稿)
2024-11-18 22:08 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 因此對(duì)外擾動(dòng)和系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)的變化引起的偏差能夠自動(dòng)地糾正。這樣就可以采用精度不太高而成本比較低的元件組成一個(gè)精確的控制系統(tǒng)。n 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng) 則相反，因?yàn)闆](méi)有反饋，故沒(méi)有糾正偏差的能力，外擾動(dòng)和系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)的變化將引起系統(tǒng)的精度降低。n 從 穩(wěn)定性 的角度看，開(kāi)環(huán)系統(tǒng)容易解決。而閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性始終是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。如果參數(shù)選擇不當(dāng)，就會(huì)造成系統(tǒng)振蕩，甚至使得系統(tǒng)不穩(wěn)定，完全失去控制。n 開(kāi)環(huán)系統(tǒng)容易建造，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，工作穩(wěn)定。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)系統(tǒng)控制量的變化規(guī)律能預(yù)先知道，并且不存在外部擾動(dòng)（或有辦法抑制）時(shí)，采用開(kāi)環(huán)控制較好。特別是被控制量很難進(jìn)行測(cè)量時(shí)更是如此。n 如果系統(tǒng)的控制量和干擾量均無(wú)法事先預(yù)知時(shí)，或系統(tǒng)中元件參數(shù)不穩(wěn)定時(shí)，采用閉環(huán)控制的優(yōu)點(diǎn)就顯得特別突出。n 若要求實(shí)現(xiàn)復(fù)雜而準(zhǔn)確度較高的控制任務(wù)，則可將開(kāi)環(huán)控制與閉環(huán)控制結(jié)合起來(lái)一起作用，組成一個(gè)比較經(jīng)濟(jì)而又性能較好的復(fù)合控制系統(tǒng)。24主要內(nèi)容主要內(nèi)容n 引言n 控制系統(tǒng)的工作原理和組成n 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本類型n 對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求n 自動(dòng)控制理論的發(fā)展簡(jiǎn)史n 小結(jié)n 教學(xué)大綱25自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本類型自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本類型n 按給定變化規(guī)律分類q 恒值控制系統(tǒng)（恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng)）q 隨動(dòng)系統(tǒng)q 程序控制系統(tǒng)n 線性系統(tǒng) 和 非線性系統(tǒng)n 連續(xù)系統(tǒng) 和 離散系統(tǒng)26恒值控制系統(tǒng)（恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng)）恒值控制系統(tǒng)（恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng)）n 在這種系統(tǒng)中， 系統(tǒng)的給定輸入量是恒值 ，在擾動(dòng)存在的情況下，要求輸出量保持恒定。其分析設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是要求系統(tǒng)具有良好的抗干擾性能。直流電動(dòng)機(jī)速度閉環(huán)控制系統(tǒng)電爐溫度控制系統(tǒng)27隨動(dòng)系統(tǒng)隨動(dòng)系統(tǒng)n 在反饋控制系統(tǒng)中，若給定 輸入信號(hào)是預(yù)先未知的隨時(shí)間變化的函數(shù) ，這種系統(tǒng)稱為隨動(dòng)系統(tǒng)。n 實(shí)例： 國(guó)防工業(yè)的火炮跟蹤系統(tǒng)、雷達(dá)導(dǎo)引系統(tǒng)、機(jī)械加工設(shè)備的伺服機(jī)構(gòu)、天文望遠(yuǎn)鏡的跟蹤系統(tǒng)。n 在 導(dǎo)彈發(fā)射和制導(dǎo)系統(tǒng) 中，給定信號(hào)是目標(biāo)機(jī)的方位和速度，這些信號(hào)是隨時(shí)間變化的未知函數(shù)。n 位置控制系統(tǒng) ： 控制目的是使輸出軸的轉(zhuǎn)角迅速準(zhǔn)確地跟隨輸入軸的轉(zhuǎn)角變化。n 對(duì) 隨動(dòng)系統(tǒng) 來(lái)說(shuō)，輸入信號(hào)是隨機(jī)的，要求輸出能迅速而準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)輸入信號(hào)的變化， 其分析和設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是研究系統(tǒng)的跟隨性能。位置控制系統(tǒng)28程序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)n 程序控制系統(tǒng)： 控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)是已知的時(shí)間函數(shù) 。程序控制系統(tǒng)和隨動(dòng)系統(tǒng)相似，只是輸入信號(hào)的變化規(guī)律是預(yù)先確定的。n 程序控制系統(tǒng)可以是開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，也可以是閉環(huán)系統(tǒng)。n 應(yīng)用實(shí)例：仿形銑床、數(shù)控機(jī)床、機(jī)械手控制系統(tǒng)。n 數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)29線性系統(tǒng)及其重要特性線性系統(tǒng)及其重要特性n 線性系統(tǒng) ：q 組成系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)的輸入輸出特性都是線性的；q 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型可以用線性微分方程描述；q 在線性微分方程中，只含輸入量或輸出量各階導(dǎo)數(shù)的一次項(xiàng)。n 線性定常系統(tǒng) ： 線性系統(tǒng)元件的參數(shù)是集中的且不隨時(shí)間變化。n 線性時(shí)變系統(tǒng) ： 系統(tǒng)元件的參數(shù)是隨時(shí)間變化的，即系統(tǒng)微分方程的系數(shù)是時(shí)間的函數(shù)。例如：宇宙飛船隨著燃料的消耗其質(zhì)量不斷變化；帶鋼卷筒由于卷徑變化其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不是恒定的。n 線性系統(tǒng)的兩個(gè)重要特性 ： 比例性和疊加性。q 比例性 ： 當(dāng)系統(tǒng)的輸入量增大 K倍時(shí)，系統(tǒng)的輸出量也相應(yīng)增大 K倍。q 疊加性 ： 當(dāng)多個(gè)輸入量作用于系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)總響應(yīng)等于各個(gè)輸入量分別作用于系統(tǒng)的響應(yīng)之和。30非線性系統(tǒng)非線性系統(tǒng)n 非線性系統(tǒng) ： 系統(tǒng)中有一個(gè)以上的元件的特性是非線性的系統(tǒng)。非線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型要用非線性微分方程描述。n 非線性微分方程 ： 某些項(xiàng)的系數(shù)與變量有關(guān)，即方程中含有變量及其導(dǎo)數(shù)的高次項(xiàng)或乘積項(xiàng)。31連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)n 連續(xù)系統(tǒng) ： 系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)都是時(shí)間的連續(xù)函數(shù)。n 離散系統(tǒng) ： 系統(tǒng)中有一處或數(shù)處的信號(hào)是以脈沖序列或數(shù)字編碼形式出現(xiàn)的。離散系統(tǒng)包括采樣控制系統(tǒng)和數(shù)字控制系統(tǒng)。n 采樣控制系統(tǒng) ： 系統(tǒng)中的連續(xù)信號(hào)被采樣成脈沖序列。n 數(shù)字控制系統(tǒng) ： 系統(tǒng)中的連續(xù)信號(hào)被采樣后量化成數(shù)字信號(hào)。32主要內(nèi)容主要內(nèi)容n 引言n 控制系統(tǒng)的工作原理和組成n 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本類型n 對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求n 自動(dòng)控制理論的發(fā)展簡(jiǎn)史n 小結(jié)n 教學(xué)大綱33對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求n 對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求n 穩(wěn)定性n 穩(wěn)態(tài)精度n 動(dòng)態(tài)品質(zhì)n 魯棒性（穩(wěn)健性）n 自動(dòng)控制理論主要研究的問(wèn)題n 分析n 綜合34穩(wěn)定性與穩(wěn)態(tài)精度穩(wěn)定性與穩(wěn)態(tài)精度n 穩(wěn)定性 是指系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)下，受到擾動(dòng)作用偏離平衡狀態(tài)后，系統(tǒng)恢復(fù)原有平衡狀態(tài)的能力。n 穩(wěn)定是系統(tǒng)正常工作的前提
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