【正文】 這樣，再配合勻速走紙機(jī)構(gòu)，就能在紙上記錄出電壓信號(hào)的波形。 記錄筆的實(shí)際位移 Lo通過(guò)帶動(dòng)電位器 R2的滑塊，使橋式電路輸出電壓 Ub進(jìn)行測(cè)量，于是在放大器兩端形成偏差電壓信號(hào) ue=uiub，利用的大小和正負(fù)對(duì)記錄筆的位置進(jìn)行控制。 記錄筆的實(shí)際位移 Lo為輸出，與電壓信號(hào) Ui對(duì)應(yīng)的理想位移Li=Kui為輸入。試說(shuō)明其工作原理，并繪制其控制方框圖。由于系統(tǒng)不是直接測(cè)量軋輥處厚度，而是相距 d 處的厚度，因此系統(tǒng)存在測(cè)量延遲，延遲時(shí)間 ?=d/v。與此同時(shí)，與大門(mén)連在一起的電位器滑動(dòng)觸頭上移，直至橋路達(dá)到平衡（ u1＝ u2），電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，大門(mén)開(kāi)啟。 若系統(tǒng)收到擾動(dòng)使液面升高，則浮子相應(yīng)升高，通過(guò)杠桿作用使電位器滑動(dòng)觸點(diǎn)下移，給電動(dòng)機(jī)提供一定的控制電壓，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器減小閥門(mén)開(kāi)度，使輸入流量減小，液位下降，直到電位器滑動(dòng)觸點(diǎn)回到中間位置，液面恢復(fù)給定高度；第一章 緒論 若系統(tǒng)收到擾動(dòng)使液面下降，則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)加大閥門(mén)開(kāi)度，使輸入流量增加，液面恢復(fù)到給定高度。于是電源接通，電加熱器開(kāi)始對(duì)水箱內(nèi)的水進(jìn)行加熱，使水溫上升，直到 To=Ti時(shí)為止。第一章 緒論當(dāng) To=Ti時(shí)，水箱的實(shí)際水溫經(jīng)測(cè)溫元件檢測(cè)，并將實(shí)際水溫轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的電信號(hào)，與溫控開(kāi)關(guān)預(yù)先設(shè)定的信號(hào)進(jìn)行比較而得到的偏差為零，此時(shí)電加熱器不工作，水箱中的水溫保持在希望的溫度上。解： 在電熱水器系統(tǒng)中，水箱內(nèi)的水溫需要控制，即水箱為被控對(duì)象。在使用熱水時(shí)，水箱中流出熱水并補(bǔ)充冷水。（ 4）按信息流動(dòng)的方向?qū)⒏鱾€(gè)環(huán)節(jié)用元件方框和連線連接起來(lái)第一章 緒論例 。 （ 2）分清系統(tǒng)的輸入量、輸出量。 控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析216。 控制系統(tǒng)的時(shí)域分析216。 試驗(yàn)驗(yàn)證第一章 緒論l 本課程主要內(nèi)容介紹經(jīng)典控制理論的基礎(chǔ)知識(shí)，包括：216。 全系統(tǒng)性能分析、仿真216。 選擇控制方案（開(kāi)環(huán) /閉環(huán)；線性 /非線性等）216。 建立控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型（線性化模型）216。控制系統(tǒng)的性能分析和設(shè)計(jì)通常是交替進(jìn)行的。 控制系統(tǒng)性能分析動(dòng)態(tài)性能：過(guò)渡過(guò)程分析、穩(wěn)定性分析等穩(wěn)態(tài)性能：控制精度（穩(wěn)態(tài)誤差）216。l 1945年： H. W. Bode提出反饋放大器的一般設(shè) 計(jì)方法l 1948年： N. Wiener發(fā)表 《 控制論 》 ，標(biāo)志經(jīng)典 控制理論基本形成；經(jīng)典控制理論以傳遞函數(shù) 為基礎(chǔ)，主要研究單輸入 — 單輸出（ SISO）系 統(tǒng)的分析和控制問(wèn)題； l 1950年： W. R. Evans提出根軌跡法，進(jìn)一步充 實(shí)了經(jīng)典控制論；第一章 緒論l 1954年：錢(qián)學(xué)森發(fā)表 《 工程控制論 》 ； l 50年代末 60年代初：現(xiàn)代控制理論形成；現(xiàn)代 控制理論以狀態(tài)空間法為基礎(chǔ)，主要分析和研 究多輸入 多輸出 ( MIMO )、時(shí)變、非線性等 系統(tǒng)的最優(yōu)控制、最優(yōu)濾波、系統(tǒng)辨識(shí)、自適 應(yīng)控制、智能控制等問(wèn)題；控制理論研究的重 點(diǎn)開(kāi)始由頻域移到從本質(zhì)上說(shuō)是時(shí)域的狀態(tài)空 間方法。第一章 緒論l 1895年： A. Hurwifz提出赫爾維茨穩(wěn)定性判據(jù)。l 1884年： E. J. Routh提出勞斯穩(wěn)定性判據(jù)。 系統(tǒng)的穩(wěn)定性、精確性、快速性相互制約，應(yīng) 根據(jù)實(shí)際需求合理選擇。 不同性質(zhì)的控制系統(tǒng)，對(duì)穩(wěn)定性、精確性和快 速性要求各有側(cè)重?？焖傩员碚飨到y(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。穩(wěn)態(tài)誤差 ：系統(tǒng)的調(diào)整（過(guò)渡）過(guò)程結(jié)束而趨于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)輸出量的實(shí)際值與給定量之間的差值。穩(wěn)定性由控制系統(tǒng)內(nèi)部?jī)?chǔ)能元件的能量不可能突變所產(chǎn)生的慣性滯后作用所導(dǎo)致。穩(wěn)定性是控制系統(tǒng)正常工作的先決條件。 溫度、壓力、位置等控制系統(tǒng)第一章 緒論七、對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求穩(wěn)定性 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程的振蕩傾向及其恢復(fù)平衡狀態(tài)的能力。 定常系統(tǒng)和時(shí)變系統(tǒng)216。用非線性微分方程來(lái)表述。216。 第一章 緒論 線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)216。 離散（數(shù)字）控制系統(tǒng)系統(tǒng)中某一處或多處的信號(hào)為脈沖序列或數(shù)字量傳遞的系統(tǒng)。連續(xù)控制系統(tǒng)通常采用微分方程描述。 按系統(tǒng)中傳遞信號(hào)的性質(zhì)分類 216。 隨動(dòng)系統(tǒng)（伺服系統(tǒng)）輸入量的變化規(guī)律不能預(yù)先確知，其控制要求是輸出量迅速、平穩(wěn)地跟隨輸入量的變化，并能排除第一章 緒論各種干擾因素的影響，準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)輸入信號(hào)的變化規(guī)律。如數(shù)控加工系統(tǒng)。216?？刂迫蝿?wù)是保證在任何擾動(dòng)作用下系統(tǒng)的輸出量為恒值。第一章 緒論輸出變化規(guī)律分類216?？刂葡到y(tǒng)中比較元件、放大元件、執(zhí)行元件和反饋元件等共同起控制作用，統(tǒng)稱為 控制器 。 校正元件 用以改善系統(tǒng)控制質(zhì)量的裝置。第一章 緒論216。 比較元件 對(duì)給定信號(hào)和反饋信號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn)生偏差信號(hào)； 216。 注意 ： 在機(jī)械、液壓、氣動(dòng)、機(jī)電等系統(tǒng)中存在著內(nèi)在反饋，這種反饋無(wú)須專門(mén)的反饋元件，是系統(tǒng)內(nèi)部各參數(shù)相互作用產(chǎn)生的，如作用力與反作用力之間形成的直接反饋 。 反饋元件 測(cè)量被控制量（輸出量），產(chǎn)生反饋信號(hào)。 給定元件 產(chǎn)生給定信號(hào)或輸入信號(hào)。 半閉環(huán)控制系統(tǒng)特點(diǎn) ： 反饋信號(hào)通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部的中間信號(hào)獲得。 優(yōu)點(diǎn) ： 精度高，對(duì)外部擾動(dòng)和系統(tǒng)參數(shù)變化不 敏感 第一章 緒論缺點(diǎn) ： 存在穩(wěn)定、振蕩、超調(diào)等問(wèn)題，系統(tǒng)性 能分析和設(shè)計(jì)麻煩。 閉環(huán)控制系統(tǒng)特點(diǎn) ： 輸出端和輸入端之間存在反饋回路，輸 出量對(duì)控制過(guò)程有直接影響。若組成系統(tǒng)的元件特性和參數(shù)值比較穩(wěn)定，且外界干擾較小，開(kāi)環(huán)控制能夠保持一定的精度。 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)特點(diǎn) ： 系統(tǒng)僅受輸入量和擾動(dòng)量控制；輸出端 和輸入端之間不存在反饋回路；輸出量 在整個(gè)控制過(guò)程中對(duì)系統(tǒng)的控制不產(chǎn)生 任何影響。 閉環(huán)控制系統(tǒng)216。第一章 緒論六、系統(tǒng)的分類及對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求開(kāi)環(huán)控制與閉環(huán)控制實(shí)際的控制系統(tǒng)根據(jù)有無(wú)反饋?zhàn)饔每煞譃槿悾?16。 注意：反饋控制系統(tǒng)中，反饋信號(hào)是與給定信號(hào)相減，使偏差越來(lái)越小，稱為 負(fù)反饋 。稱為 反饋控制系統(tǒng) 。顯然： 反饋控制建立在偏差基礎(chǔ)上 ，其控制方式是 “檢測(cè)偏差再糾正偏差 ”。用偏差值產(chǎn)生控制調(diào)節(jié)作用去消除偏差，使得 輸出量維持期望的輸出。檢測(cè)輸出量（被控制量）的實(shí)際值216。返回的全部或部 分輸出信號(hào)稱為 反饋信號(hào) 。 輸出量（全部或一部分）通過(guò)測(cè)量裝置返回系 統(tǒng)的輸入端，使之與輸入量進(jìn)行比較，產(chǎn)生 偏 差 （給定信號(hào)與返回的輸出信號(hào)之差）信號(hào)。 被控制量位于系統(tǒng)的輸出端，稱為 系統(tǒng)輸出量 。 也稱為 參考輸入量 （ 信號(hào) ）。系統(tǒng)功能框圖如下所示 ：第一章 緒論給定信號(hào)電壓功率放大器控制電機(jī)減速器調(diào)壓器恒溫箱(控制對(duì)象 )熱電偶?u1u2?u ua n v u溫度 t(被控量)擾動(dòng)恒溫箱自動(dòng)控