控制工程基础2.ppt

控制工程基础 北京科技大学信息工程学院自动化系 教材与主要参考书 1、胡寿松.自动控制原理简明教程(第一版），北京：科学出版社，2005 2、刘豹.现代控制理论（第三版），北京：机械工业出版社，2006 3、吴麒.自动控制原理-上、下册（第二版），北京：清华大学出版社，2006 4、董景新.控制工程基础，北京：清华大学出版社，2006 1、绪论 1.1 课程介绍 1.2 自动控制理论与技术的产生与发展 1.3 控制系统的基本概念和原理 1.4 控制系统的组成和基本环节 1.5 自动控制系统的分类 1.6自动控制系统基本要求 本章学习要点 了解自动控制的起源和发展； 了解闭环控制系统的组成和基本环节； 了解反馈控制的工作原理； 掌握反馈控制系统的基本要求； 掌握相应的概念及技术术语； 1.1 课程介绍 自动控制技术是人类在认识世界和发明创新的过程中发展起来的一门重要的科学技术。依靠它，可以完成许多人类自身无法完成的工作，对于提高精度、质量、性能及效率起到关键性的作用。同时还可以使人类从笨重、重复性的劳动中解放出来，从事更富创造性的工作 自动控制技术是当代发展迅速，应用广泛，最引人瞩目的高新技术之一，是推动新的技术革命和新的产业革命的关键技术。 自动控制理论则是研究自动控制共同规律的技术科学。 控制工程基础是一门专业基础课程，主要介绍系统的建立、分析与设计等基本理论及方法的课程；是本学科的技术基础课。 1.1 课程介绍 1.2 自动控制技术的产生与发展 1.3 自动控制的基本概念和原理 什么是自动控制？ 自动控制是指：不需要人的直接参与，而控制某些物理量按照指定的规律变化。 1.3 自动控制的基本概念和原理 自动控制 1 通过热电耦测量温度——代替眼观测，并转换成电压信号Uf。 2 Uf与给定电压Ug比较，得到偏差电压。代替人脑 工作原理分析 工作原理与特点 （1）开环控制：只有输入量对输出量产生控制作用，输出量不参与对系统的控制。 （2）开环控制特点 结构简单、维护容易、成本低、不存在稳定性问题 输入控制输出 输出不参与控制 系统没有抗干扰能力 1.3 自动控制的基本概念和原理 信号流程图（系统方框图） 1.3 自动控制的基本概念和原理 自动控制—不需要人的直接参与，而控制某些物理量按照指定的规律变化。。 系统—由内部互相联系的部件按照一定规律组成，能够完成一定功能的有机整体。 自动控制系统—在没有人的直接干预下，为实现某一控制目标，由内部互相联系的部件按照一定规律组成，能够完成自动控制功能的有机整体。一般由控制器，控制对象，测量元件，比较环节等组成。 1.4 控制系统的组成和基本环节 1.5 自动控制系统的分类 1.5 自动控制系统的分类 1.5 自动控制系统的分类 1.6 自动控制系统基本要求 1.6 自动控制系统基本要求 有差系统（图b）：若稳态误差为零，则系统称为无差系统。 无差系统（图a）：若稳态误差不为零，则系统称为有差系统。 小 结 1. 开环控制系统结构简单、稳定性好，但不能自动补偿扰动对输出量的影响。当系统扰动量产生的偏差可以预先进行补偿或影响不大时，采用开环控制是有利的。当扰动量无法预计或控制系统的精度达不到预期要求时，则应采用闭环控制。 2. 闭环控制系统具有反馈环节，它能依靠反馈环节进行自动调节，以克服扰动对系统的影响。闭环控制极大地提高了系统的精度。但是闭环使系统的稳定性变差，需要重视并加以解决。 3.自动控制系统通常由给定环节、检测环节、比较环节、效正环节、执行机构、被控对象等部件组成。系统的作用量和被控量有：给定量、反馈量、扰动量、输出量和各中间变量。 4.结构图（又简称框图）可直观地表达系统各环节（或各部件）间的因果关系，可以表达各种作用量和中间变量的作用点和信号传递情况以及它们对输出量的影响。 5.在不同输入量作用下，对系统的输出量的要求，揭示出反馈控制系统的本质特征：输出跟随输入。 6.对自动控制系统的性能指标要求有： 稳定性——系统能工作的首要条件； 快速性——用系统在暂态过程中的响应速度和被控量的波动程度描述； 准确性——用稳态误差来衡量。 北京科技大学信息工程学院自动化系 北京科技大学信息工程学院自动化系 * * 线性代数 微积分 自动控制理论 古典控 制理论 现代控 制理论 积分变换 复变函数 过程控制 电力电子技术 计算机技术 通讯技术 自动控制原理 自动控制的基础为闭环控制。控制论的奠基人N.Wiener 给出的定义为： “Feedback is a method of controlling a system by inserting into it the result of its past performan