自动控制与自动控制系统

1、第1章 绪 论 1.1自动控制与自动控制系统 自动控制 所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（统称控制对象）的某个工作状态或参数（即被控量）自动地按照预定的规律运行。 自动控制系统 完成自动控制的系统称为自动控制系统,它是由控制器和被控对象构成的整体。1例1-1 水箱的水位控制系统 控制要求：水箱的水位保持一定的高度 控制原理：若水位比要求的水位高，则操纵控制阀，使其开度减小；若水位比要求的水位低，则使控制阀开度增大 2水箱是被控对象 要求的水位高度是给定量或称系统输入量 实际高度是被控制量或称输出量 出水量、进水压力等

2、为扰动量 控制阀是执行元件 实际水位下降，浮子下移，通过杠杆机构使控制阀开度增大 实际水位上升，浮子上移，推动杠杆机构使控制阀开度减小 控制要求：水箱的水位保持一定的高度 工作原理：浮子及杠杆机构起测量比较作用 将系统输出量与输入量进行比较的控制方式称为反馈控制方式 3例1-2 位置控制系统 控制要求：输出量跟随输入量 工作原理：电动机负载齿轮机构负载是被控对象 输入量 输出量 负载及电网电压变化等为扰动量 电动机和传动机构是执行元件 电桥、电压放大器、功率放大器 等 为控制装置系统中包含局部反馈-速度负反馈4例1-3 热压炉温度控制系统 控制要求：保持炉内温度为设定值 5例1-4 机器人机械

3、手的计算机控制 61.2 自动控制系统的组成自动控制系统的组成 自动控制系统是由各种结构不同的元部件组成的。从完成自动控制这一职能来看，一个系统必然包含被控对象和控制器两大部分，而控制器是由具有一定职能的各种基本元件组成的。在不同系统中，结构完全不同的元部件却可以具有相同的职能。因此，将组成系统的元部件按职能分类主要由以下几种。 1.被控对象 被控制的机器、设备或生产过程。被控制的物理量称为输出量或被控量。 72.测量元件 其职能是检测被控制的物理量，如果这个物理量是非电量，一般再转换为电量。3.比较元件 其职能是把测量元件检测的被控量实际值与给定元件给出的输入值进行比较，求出它们之间的偏差。

4、常用的比较元件有差动放大器、机械差动装置、电桥电路等。 4.放大元件 其职能是将比较元件给出的偏差信号进行放大，用来推动执行元件去控制被控对象。 5.执行元件 其职能是直接推动被控对象，使其被控量发生变化。用来作为执行元件的有阀、电动机、液压马达等。 86.校正元件 也叫补偿元件，它是结构或参数便于调整的元件，用串联或反馈方式连接在系统中，以改善系统的性能。 测量元件、比较元件、放大元件、执行元件和校正元件的组合构成系统的控制器。因而，一般认为自动控制系统是由控制器和被控对象两部分组成。9自动控制系统原理方框图的绘制 由自动控制系统的原理图绘制原理方框图时，首先需要分析自动控制系统的工作原理，

5、明确： 1.系统的被控对象是什么？被控制量是什么？ 2.系统的参考输入信号是什么？3.哪个元件是控制元件？控制信号是什么？4.哪个元件是执行元件？5.哪个元件是测量元件？主反馈信号是什么？局部反馈信号是什么？6.系统中有哪些扰动信号？主扰动信号是什么？ 1011自动控制的基本方式 开环控制和闭环控制1.3自动控制的基本方式开环控制系统如图为了改善开环控制系统性能，有时采用基于补偿的控制方法： 基于扰动补偿的开环控制如图基于输入补偿的开环控制如图 12闭环控制 系统中有测量元件测量输出量，并将其反馈到系统输入端与输入量相减，形成误差信号，用以控制输出量，使其达到希望值，这样的系统称为闭环控制系统或负反馈控制系统. 优点：(1) 减小前向通道元件参数变化对系统性能的影响。（2）负反馈可以减小扰动信号对系统性能的影响。（3）可以改善系统动态和稳态性能。 131.4 自动控制系统的分类 1.5 对自动控制系统的基本要求1.6 自动控制系统与控制理论 自动控制系统有多种分类方法。例如，按控制方式可分为开环控制、闭环控制、复合控制等；按元件类型可分为机械系统、电气系统、机电系统、液压系统、气动系统生物系统等；按系统功用可分为温度控制系统、压力控制系统、位置控制系统；按系统性能可分为线性系统和