第一章 自动控制的一般概念 (第二讲)

1自动控制原理

—经典部分第一章一般概念12第一章自动控制的一般概念2前一节课的主要内容：自动控制理论的发展史及应用本节课的主要内容：（1）自动控制的基本概念（重点）（2）自动控制系统的基本控制方式（3）自动控制系统示例3三.自动控制的基本概念1.人工控制的恒值水位系统3人工控制的恒值水位的原理图要求水位3m实际水位2m实际水位4m4根据系统原理图可画出其方框图：4人工控制水位的过程，是一个利用偏差(水位差)，产生控制作用，并不断使偏差减小至消除的运动过程；同时，为了取得偏差信号，必须有水池水位的反馈信息，两者结合起来，就构成了反馈控制。55准确性不能保证及时性较差显然，反馈控制实质上是一个按偏差进行控制的过程，因此，也称为按偏差的控制。可以说，反馈控制原理就是按偏差控制的原理。上述人工控制的恒水位系统就是一个有人参与的反馈控制系统人工控制的实现水位恒定的缺点？662.自动控制的恒值水位系统液位传感器代替人的工作给定值77思考：如何变为自动温度控制系统？人工控制的温度控制系统8自动控制：在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置(称为控制装置或控制器)使机器、设备或生产过程(统称为被控对象)的某个工作状态或参数(称为被控量)自动的按预定规律运行。被控对象：被控制的工艺设备或过程。如水箱、炉子被控量：需要控制的物理量或参数，即输出量。如液位、温度给定量：要求被控量所应保持的数值，即参考输入控制输入：控制装置的输出，是被控对象的输入之一83.基本概念：9扰动：引起被控制量发生不希望的变化的因素，包括系统的外作用或内作用，也叫扰动输入。偏差(误差)：给定值

减去

测量值。自动控制系统：由被控对象和控制装置按一定方式连接起来的、完成一定自动控制任务的总体。给定一个系统，首先要分析系统的被控对象，确定其输入、输出分别是什么。910液位传感器4.控制系统基本组成方框图（方块图）：比较元件计算偏差将输出转换为电信号负反馈前向通路反馈通路注意：负反馈必须标注负号；与P5，图1-5区别给定值11方框图（方块图）如何绘制？11(a)被控对象和控制装置的各元部件分别用一些方块表示；(b)系统中感兴趣的物理量（信号），标志在信号线上，其流向用箭头表示；(c)进入方块的箭头表示各元部件的输入，离开的箭头表示输出；(d)系统输入量在方框图的最左端，被控量在最右端；12被控量通过检测元件反馈到输入端，与给定值相比较得到偏差，控制器按照偏差产生控制作用，通过执行机构作用于被控对象上，以达到消除或减小偏差的目的。125.负反馈控制原理：—用偏差校正偏差13自控系统的特点：

从信号传送看：输出经测量后回到输入端，构成闭环，具有反馈形式，且为负反馈。从控制作用的产生看：由偏差产生的控制作用使系统沿减小或消除偏差的方向运动—偏差控制。13将被控量反馈至输入端，从而构成闭环思考题：

一个军士每天早晨9点钟路过珠宝店，都与橱窗里的精密时钟对表。一天，这个军士走进店里，向店主恭维那只精密时钟的准确性。

“它是不是按照阿林顿的时间信号精确对时的？”军士问。

“不，”店主说，“我每天下午5点按照城堡的鸣炮声来调钟。告诉我，军士，为什么你每天都要停下来对表呢？”军士答道：“我是城堡中的炮手！”

在这个故事中，是正反馈还是负反馈占优势？若是这个珠宝店的“精密”时钟每24小时慢2分钟，军士的表每8小时慢3分钟的话，那么12天后，城堡中鸣炮的时间误差是多少？14151.开环控制方式15四.自动控制的基本控制方式—不涉及系统稳定性的问题按给定控制原理图如何绘制方框图？电机转速控制161.开环控制方式16(1)绘制方框图(2)特点：a)控制装置与被控对象之间只有顺向作用，没有反向联系；b)输出不会对系统的控制作用产生影响；c)无法自动修正偏差，抗扰动能力差；d)结构简单，成本低；171.开环控制方式17(3)分类：按给定控制：给定一个输入对应一个输出；精度完全取决于作用元件及校准的精度；例如交通灯，自动售货机等。按扰动补偿控制（前馈控制或顺馈控制）：对可测量的扰动量设计一个补偿装置，以减小或抵消扰动对输出量的影响。交通灯能否实现闭环控制，怎么实现？18b)按扰动补偿控制（前馈控制或顺馈控制）按扰动补偿控制原理图19系统方框图为当出现扰动时，系统的自动调节过程为当负载↑时，将导致转速↓负载↑→电枢电流↑→Ub↑→Ua↑→转速↑将负载引起的电流变化，作为一个附加的控制量，可产生一个控制作用，以补偿负载引起的转速下降。2020特点：①只适用于扰动可测量的场合；②一个补偿装置只能补偿一种扰动；③控制作用及时，并非等被控量偏离期望值造成偏差后，在进行控制，而是扰动对被控量产生不利影响的同时就对扰动作用进行补偿。21212.闭环控制方式闭环控制方框图闭环控制原理图2