自动控制原理课件大全3-1-2

复 杂
自动控制系统对函数概念的理解：
程 度
加
自控原理的思维控制 方量式x：数控学制的系方统法，工被控程制的量意y识，深控制的语言
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第一节 数学模型
数学模型的定义 能够描述控制系统输出量和输入量数量关系之间 关系的数学表达式
(t )
原因：后级电路的电流i2影响前级电路的输出电压uc1(t)。
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第二节 时域数学模型-微分方程
负载效应
R1C1R2C2
d
2uo (t) dt 2

(R1C1

R2C2 )
duo (t) dt

（频域）
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第一节 数学模型
数学模型建立（建模）的方法
解析法： 即依据系统及元部件各变量之间所遵循的 物理、化学定律列写出变量间的数学表达式，并经实 验验证，从而建立系统的数学模型
R1C1R2C2
d
2uo (t) dt 2

(R1C1

R2C2

R1C2
)
duo (t) dt

uo
(t )

ui
(t )
机械力学系统的数学模型： 相似系统
m
d
2 y(t dt 2
)

f

前馈校正
在系统的输入端引入一个前馈环节， 根据输入信号的特性对系统进行补 偿，以提高系统的跟踪精度和抗干 扰能力。
复合校正方法
串联复合校正
将串联超前、串联滞后和串联滞 后-超前等校正方法结合起来， 设计一个复合的串联校正环节， 以实现更复杂的系统性能要求。
反馈复合校正
将局部反馈、全局反馈和前馈等 校正方法结合起来，设计一个复 合的反馈校正环节，以实现更全
自适应控制系统概述
简要介绍自适应控制系统的基本原理、结构和特点，为后续内容 做铺垫。
自适应控制方法
详细介绍自适应控制方法，如模型参考自适应控制、自校正控制等， 及其在自动控制领域中的应用实例。
自适应控制算法
阐述自适应控制算法的实现过程，包括参数估计、控制器设计等关 键技术。
鲁棒控制理论应用
鲁棒控制系统概述
自动控制应用领域
工业领域
自动控制广泛应用于工业领域，如自 动化生产线、工业机器人、智能制造 等。
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航空航天领域
自动控制是航空航天技术的重要组成 部分，如飞行器的自动驾驶仪、导弹 的制导系统等。
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交通运输领域
自动控制也应用于交通运输领域，如 智能交通系统、自动驾驶汽车等。
其他领域
此外，自动控制还应用于农业、医疗、 环保等领域，如农业自动化、医疗机 器人、环境监测与治理等。
提高系统的稳态精度。
串联滞后-超前校正
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结合超前和滞后校正的优点，设计一个既有超前又有滞后的校
正环节，以同时改善系统的动态性能和稳态精度。
反馈校正方法
局部反馈校正
在系统的某个局部引入反馈环节， 以改善该局部的性能，而不影响 系统的其他部分。
全局反馈校正

优点：可以自动调节由于干扰和内部参数的变化 而引起的变动。
干扰
给定值
计算比较
－
E
执行
测量
被控对象
被控量
按偏差调节的系统原理方块图
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如上图，反馈回来的信号与给定值相减，即 根据偏差进行控制，称为负反馈，反之称为 正反馈。 这种控制方式控制精度较高，因为无论是干 扰的作用，还是系统结构参数的变化，只要 被控量偏离给定值，系统就会自行纠偏。但 是闭环控制系统如果参数匹配得不好，会造 成被控量的较大摆动，甚至系统无法正常工 作。
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按给定值操纵的开环控制
特点：控制装置只接受给定值来控制 受控对象的被控量。 优点：控制系统结构简单，相对来 说成本低。
缺点：对可能出现的被控量偏离给定值
的偏差没有任何修正能力，抗干扰能力 差，控制精度不高。
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二、按干扰补偿的开环控制
定义：利用干扰信号产生控制作用，以 及时补偿干扰对被控量的直接影响。
• 开环控制 – 按给定值操纵的开环控制； – 按干扰补偿的开环控制； • 按偏差调节的闭环控制
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一、按给定值操纵的开环控制
•开环控制——系统的输出端与输入端之间不存
在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影 响。
干扰 给定值
计算
执行
受控对象
被控量
按给定值操纵的系统原理方块图
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炉温控制系统
炉温控制系统原理方框图
测量
计算 执行
干扰
受控对象
被控量
特点：只能对可测干扰进行补偿，不可测干扰以及受控对象、 各功能部件内部参数变化对被控量的影响，系统自身无法控 制。
适用于：存在强干扰且变化比较剧烈的场合。

手动控制
人在控制过程中起三个作用： （1）观测：用眼睛去观测温度计和转速表的指示值；
（2）比较与决策：人脑把观测得到的数据与要求的数据相比较，并进行
判断节，如调节阀门开度、改变触点位置。
ppt课件 4
1.1 自动控制的基本概念
在现代科学技术的众多领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用。 如数控车床按预定程序自动切削，人造卫星准确进入预定轨道并回收
ppt课件 6
控制系统分析：已知系统的结构参数，分析系统的稳定性，求取系
统的动态、静态性能指标，并据此评价系统的过程称为控制系统分 析。
控制系统设计（或综合）：根据控制对象和给定系统的性能指标，
合理的确定控制装置的结构参数，称为控制系统设计。 被控量 ：指被控对象中要求保持给定值、要按给定规律变化的物理 量。被控量又称输出量、输出信号 。 给定值：系统输出量应达到的数值（例如与要求的炉温对应的电 压）。 扰动：是一种对自动控制系统输出量起反作用的信号，如电源电压
闭环控制是指系统的被控制量（输出量）
与控制作用之间存在着负反馈的控制 方式。采用闭环控制的系统称为闭环
控制系统或反馈控制系统。闭环控制
是一切生物控制自身运动的基本规律。 人本身就是一个具有高度复杂控制能
力的闭环系统。
优点：具有自动补偿由于系统内部和外 部干扰所引起的系统误差（偏差）的
能力，因而有效地提高了系统的精度。
脑
手
输出量 （手的位置）
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闭环控制系统方框图
ppt课件
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反馈控制系统的组成、名词术语和定义
反馈控制系统方框图
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1.2 自动控制理论的发展