




版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
1自动控制理论自动化教研室师玉宝青海大学化工学院第一章自动控制的一般概念
内容:1-1自动控制的基本原理与方式1-2自动控制系统示例1-3自动控制系统的分类1-4对自动控制系统的基本要求
本章重点和难点知识重点:自动控制的基本概念、基本控制方式与特点、系统性能要求。难点:负反馈控制原理,系统工作原理图的理解与方块图(结构图)的绘制。
1.概述
(1)技术及应用
自动控制:指无人直接参与的情况下,利用外加的设备或装置(控制装置),使机器、设备或生产过程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。1-1自动控制的基本原理与方式自动控制系统实例演示(2)控制理论的发展人类对控制系统的基本原理(反馈)早有认识,并利用它创造许多装置。如2000年前,罗马人:水位控制系统(淋浴),神庙(开关门)英雄装置。中国能工巧匠:苏颂的水运仪象台,张衡的地震方向测定仪。1786年,JamesWatt
为控制蒸汽机速度设计的离心调节器,是自动控制领域的第一项重大成果。1868年,英国J.C麦克斯韦首先解释了瓦特速度控制系统中出现的不稳定问题(发表了《论调速器》一文)。1877年劳斯,1892年李雅普诺夫证明了从系统的微分方程确定系统的稳定性的方法。赫兹用频域法研究了反馈原理的频率特性。接着的1932年,Nyquist提出了一种根据系统的开环频率响应(对稳态正弦输入),确定闭环系统稳定性的方法。20世纪40年代,频率响应法为闭环控制系统提供了一种可行方法,Evans提出并完善了根轨迹法。1948年,美国数学家N.Wiener出版《Cybernetics》是一个控制科学里程碑。《控制论》的副标题是关于人、动物及其通讯的科学。20世纪50年代末,我国著名科学家钱学森将前者理论进行了系统总结,编著了有名的《工程控制论》一书,建立了经典控制理论。19世纪60年代,数字计算机的出现为复杂系统的基于时域分析的现代控制理论提供了可能。从1960-1980,确定性系统、随机系统的最佳控制,及复杂系统的自适应和学习控制,都得到充分的研究。从1980-现在,智能控制理论集中于3C控制系统及其相关课题,即通信技术、计算机技术和控制技术(Communication,Computer,Control)古典(经典)控制理论自动控制原理(理论)(1787——1960)以传递函数为基础研究单输入-单输出定常控制系统的分析与设计问题。这些理论由于其发展较早,现已日臻成熟。现代(近代)控制理论(1960——1980)以状态空间法为基础,研究多输入-多输出控制系统的分析与设计问题。系统具有高精度和高效能的特点。最优控制、自适应控制计算机控制、系统辨识智能控制理论(1980——)以人工智能为基础,研究复杂对象(车间、工厂、集团)、复杂任务、复杂环境。管理和控制一体化:计算机集成制造系统,复杂控制系统发展阶段归纳(个人理解):萌芽(产生)时期(一战前夕)经典理论完善时期(二战前夕)经典控制理论确定时期(二战期间)控制理论发展时期(二战后五十年代以后)传统控制技术PID控制——
简而优秀智能控制技术
90年代开始发展专家系统——
身边的专家模糊控制——
其实我很清楚预测控制——
未卜先知最优控制——
没有更好只有最好自适应控制——
以变制变鲁棒控制——
以静制动2.控制与系统(1)控制:工程上的“控制”是指有目的的操作,其目的使被控量按照人们希望的规律变化。如汽车、飞机、轮船等的操作。分为人工控制和自动控制。例如:水箱液位控制问题播放短片眼手脑水位测量与变送执行器控制器给定水位控制工作原理人工控制:眼、脑、手、水箱+阀门人脑手水箱系统眼h自动控制:传感器、控制器、执行器、水箱+阀门
控制器执行器水箱系统传感器h(2)系统系统:工程上的系统是指由若干部件组成的具有某种特定功能且可以完成规定任务的整套装置。如锅炉-汽轮机-发电机三套设备组成一个发电系统。自动控制系统:把控制对象与控制装置按照一定方式连接起来组成的系统反馈:将输出量通过一定的方式送回到输入端,并与输入信号比较产生偏差信号的过程称为反馈负反馈:输入信号—反馈信号(输出信号)输出偏差减小(减弱输入信号)正反馈:输入信号+反馈信号(增强输入信号)3.反馈控制原理控制器执行器水箱系统传感器h自动控制原理:实际就是反馈控制或闭环控制的原理。反馈控制原理:将输出信号反馈回输入端与输入信号进行叠加或比较的结果提供给系统进行控制的原理。反馈控制的实质:依据偏差进行控制4.反馈控制系统的基本组成反馈控制系统:由被控对象、控制装置组成。控制装置:由具有一定职能的各种基本元件(部件)组成。控制装置的基本环节有:测量变送环节、控制环节(一般包含给定元件、比较元件、放大元件及控制元件等)和执行环节。测量、变送器控制器执行器被控对象其简单系统的结构图如下:-RCG1G2G3G4H3H1H2--N一些基本概念前向通路:从输入端沿箭头方向到输出端的传输通路主反馈通路:输出经过测量元件到达输入端的通路主回路:前向通路+主反馈通路单回路系统、多回路系统反馈控制系统受到的外部作用参考(有用)输入:决定系统被控量的变化规律扰动:系统外部扰动、系统内部扰动被控对象:简称对象。即具体的机器或设备,如刀架、烘炉、电机等。被控量:表征被控对象工作状态的物理量,即电压、炉温、液位等。给定值(参考输入):在整个过程中,被控量所应保持的理想(希望)数值。操纵量:能够使被控量产生变化的物理量。(注意与操纵介质概念的区别)5.自动控制系统的基本控制方式(1)反馈控制方式(闭环):按偏差进行控制,需控制的是被控对象的被控量,而测量的也是被控量。并与给定值进行比较计算,求得它们的偏差,通过偏差来自动纠正偏差——按偏差调节系统。特点:较高的动静态控制性能,精度高;结构、线路复杂,系统分析与设计较复杂。控制器执行器对象传感器(2)开环控制(顺序控制):系统的输出量与输入量之间只有顺向作用,而无反向联系,输出量对系统的控制过程不发生影响。特点:结构简单、易于实现;但抗干扰能力差。有两种方式:按给定量控制如龙门刨床速度控制系统将测速、发电机的输出断开,调节测速发电机的输入电压来调节电机速度按扰动量控制利用可测量的扰动量,产生补偿作用(3)复合控制方式:按偏差控制+按扰动补偿控制按偏差控制+按给定补偿控制(4)其它新控制方式:最优控制、预测控制、自适应控制、模糊控制、神经网络控制等。1-2自动控制系统示例瓦特离心调速系统液位控制系统控制器减速器电动机电位器浮子用水开关Q2Q1cifSM液位系统的自动反馈控制温度系统的自动反馈控制冷物料热物料加热蒸汽1-3自动控制系统分类分类方法按控制方式:开环控制、闭环控制、复合控制按元件类型: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。按系统功能:温度、压力、位置、流量等按系统性质:线性与非线性、连续与离散、定常与时变按参考量变化规律:恒值、随动、程序控制1.线性连续控制系统由系数判定线性时变系统、线性定常系统线性定常系统根据参考输入量又可分为:恒值控制系统、随动控制系统、程序控制系统系统主要特点:(1)恒值控制系统参考输入是个常值,要求被控量也等于常值。外部扰动的存在,被控量偏离参考量而出现偏差,控制系统根据偏差产生控制作用,以克服扰动的影响,使被控量恢复到给定的常值。(2)随动控制系统参考输入是预先未知的随时间任意变化的函数,要求被控量以尽可能小的误差跟随参考输入量变化。(3)程序控制系统参考输入是按预定规律随时间变化的函数,要求被控量迅速、准确地复现。线性定常离散系统2.非线性控制系统非线性系统的线性化1-4对自动控制系统的基本要求1.对自动控制系统基本要求稳定性(稳)、快速性(快)、准确性(准)“稳”与“快”是说明系统动态(过渡过程)品质。“准”是说明系统的稳态(静态)品质系统的过渡过程产生的原因:系统中储能元件的能量不可能突变。稳定性:当系统输入量的变化趋于某一稳定值后,系统的被控变量的变化经系统自动控制后也能趋于某一稳定值,而不出现持续的振荡或发散型振荡的现象,即偏差等于0;C(t)t准确性:系统过渡到新的平衡工作状态以后,或系统受扰重新恢复平衡之后,最终保持的精度,反映了动态过程后期的性能;快速性:当系统被控量与给定值之间的偏差发生变化时,调整到新的稳定状态所需要时间的长短来反映。
稳定性是保证控制系统正常工作的先决条件线性控制系统的稳定性由系统本身的结构与参数所决定的,与外部条件无关。快速性是系统在稳定的条件下,衡量系统过渡过程的形式和快慢,通常称为“系统动态性能”。准确性是在系统过渡过程结束后,衡量系统输出(被控量)达到的稳态值与系统输出期望值之间的接近程度。一般用稳态误差来衡量。
同一个系统,稳、准、快是
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 空气的力量说课课件
- 2025年井下多功能测振仪项目发展计划
- 2025年度新能源项目焊工用工合同:电焊工包工服务协议
- 2025电商园区租赁合同附设备安装与维护服务
- 二零二五BGL型气化炉耐火材料全球供应商选择采购合同
- 2025版宠物物流配送服务宠物买卖转让服务协议
- 二零二五版森林资源采伐安全与生态保护责任合同
- 二零二五年度智能仓储仓库房屋租赁与云平台接入协议
- 二零二五年度个体工商户兼职人员劳动合同
- 2025年度绿化树木引进与推广合作协议
- 护渔员考试试题及答案
- dzz4四、六要素自动气象站用户手册
- GB/T 8685-2008纺织品维护标签规范符号法
- GB/T 5729-1994电子设备用固定电阻器第一部分:总规范
- GB/T 20145-2006灯和灯系统的光生物安全性
- 运输供应商年度评价表
- 化学品安全技术说明书MSDS(液氨)
- 全国初中音乐优质课说课大赛一等奖《走进影视歌曲音乐》说课课件
- 境外安全风险管理培训课件
- 住宿流水单免费模板
- 北京中考英语词汇表(1600词汇)
评论
0/150
提交评论