自动控制技术概述课件

第2章自动化的核心

——自动控制

1本章内容自动控制的基本形式

开环控制，闭环控制，补偿控制最基本和最常用的控制方法——PID控制

比例、积分、微分控制

最热门的控制方法——智能控制

专家控制、模糊控制、神经网络控制

自动控制的发展概况

技术、理论

2什么是自动控制？

自动控制与自动化的关系和区别：自动控制是自动化的重要组成部分；自动化强调的是代替人完成任务，而自动控制强调的则是控制，通过控制使某些变量（如温度、速度、压力、位置、运动轨迹等）按要求变化。自动控制就是无须人的直接参与，通过控制装置去自动操纵机器、设备等，使其按照预定的规律运行，完成要求的任务。32.1自动控制的基本形式4例：电加热炉的炉温控制外部扰动：电源电压波动，环境温度变化等内部扰动：元器件老化、参数改变，工件体积和质量变化等给定电位器

～给定电压加热炉+-交流电源电热丝功率放大器工件2.1.1最简单的控制——开环控制5特点：没有反馈，结构简单，但抗扰性差，控制精度低原理图：方块图：功率放大器加热炉控制输入（给定电压）（电功率）输出量（炉温）控制装置受控对象扰动量扰动量给定电位器

～给定电压加热炉+-交流电源电热丝功率放大器工件62.1.2自动控制的精髓——反馈控制例：电加热炉的炉温反馈控制（人作为控制器）给定电位器

～给定电压加热炉+-交流电源电热丝功率放大器工件温度检测根据炉温的高低调节给定电压，从而调节温度7给定电位器

～控制量加热炉控制器误差e

温度变送器

变换电压uf电热丝温度

传感器功率放大器温度信号+-交流电源

给定电压uru输出量y（炉温）+-工件注：反馈控制又称为“闭环控制”电加热炉的炉温反馈控制（自动控制）8方块图：

原理图：控制器加热炉炉温检测ur扰动y－eufu相加点(综合点)检测噪声给定电位器

～控制量加热炉控制器误差e

温度变送器

变换电压uf电热丝温度

传感器功率放大器温度信号+-交流电源

给定电压uru输出量y（炉温）+-工件9正反馈例：音响系统、振荡电路等反馈控制的特点：有反馈信息（信号传递形成闭合回路），抗扰性好，控制精度高反馈形式：负反馈（广泛应用），正反馈（很少用）10反馈系统的相关术语：受控对象反馈信号温度：被控量给定信号比较环节检测环节-给定电位器

～控制量加热炉控制器误差e

温度变送器

变换电压uf电热丝温度

传感器功率放大器温度信号+-交流电源u输出量y（炉温）+工件11控制装置受控对象检测环节给定信号扰动－反馈信号控制量误差被控量反馈控制系统的基本结构：12反馈控制系统举例：水箱的水位控制+-水位y出水阀门误差进水水箱放大器M电机给定电位计方块图？13反馈控制举例：全自动燃气热水器手动调节全自动反馈调节：自动根据水温调节火力进水出水进气燃气热水器原理图14反馈控制举例：电冰箱的温度控制继电控制器温度检测15反馈控制举例：楼房恒压供水水泵调速

控制器进水至用水户水压检测流量检测16其他反馈控制的例子：人走路、骑车、驾车等数控机床自动加工零件交通信号反馈控制雷达火炮系统自动跟踪飞机人的体温、呼吸、心跳等教学过程、人才培养过程人口控制、经济控制…还有哪些你知道的反馈控制系统例？172.1.3即时纠偏—补偿控制例：电加热炉对电源电压波动的补偿控制电源电压↑输出电压↑，但补偿调节器使控制电压↓

输出电压基本不变温度基本不变功率放大器加热炉输出电压炉温控制电压扰动电源电压波动给定电位器给定电压扰动检测补偿调节器补偿控制的特点：提供一个控制作用来尽量抵消扰动对系统的影响，抑制扰动比反馈控制更及时。18功率放大器加热炉输出电压炉温补偿与反馈相结合的炉温复合控制系统炉温检测控制电压扰动给定电位器控制器给定电压误差反馈电压电源电压波动扰动检测补偿调节器补偿控制属于开环控制，补偿效果取决于设计是否准确，而且仅对特定可测扰动有效，一般扰动要靠反馈控制来抑制。19复合控制系统例：水箱的水位反馈控制+

针对出水流量变化的补偿控制+-水位y出水阀门误差进水水箱放大器M电机给定电位计出水流量检测补偿调节器出水流量变化补偿调节改变阀门开度水位基本不变比单纯的反馈调节更快、更及时！20补偿控制可更快地及时