自动控制元件课件
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绪论熟悉控制元件在自动控制系统中的作用,熟练掌握自动控制元件的分类,熟练掌握直流伺服电动机的静态和动态基本关系式。
一、自动控制元件定义组成自动控制系统的基本单元。
二、自动控制元件的分类:(一)按作用分为功率元件和信号元件1、功率元件:进行电-机能量转换的元件,如各种电机;2、信号元件:进行机-电能量转换的元件,如测速发电机,自整角机。
(二)按功能分1、测量元件:把被测量转换为另外一种易于显示和传输记录的物理量;2、变换元件:根据执行元件的需要,将误差信号由交流变为直流,或者直流变为交流;3、放大元件:将微弱的误差信号放大;4、执行元件:把放大信号转变为机械位移,以带动被控对象运动;5、校正元件:用于改善系统的品质。
(三)按电流分直流元件,交流元件,脉冲元件。
三、自动控制元件字自控系统中的运用举例:火炮随动系统,导弹控制系统,数控机床四、自控系统对控制元件的要求高可靠性:控制元件的高可靠性对保证自动控制系统的正常工作极为重要。
高精度:精度是指实际特性与理想特性的差异,差异越小,则元件的精度越高。
快速响应:执行电机的快速性,直接影响整个系统的快速性。
五、预备知识基本物理量:磁感应强度B,磁通量,磁场强度H,磁导率磁性材料的主要特性:高导磁性,磁饱和性,磁滞特性。
磁路及其基本定律:磁通连续定律,磁场的安培环路定律,电磁感应定律第一章直流伺服电动机熟练掌握直流伺服电动机的静态和动态特性,熟练掌握阶跃控制电压作用下直流伺服电动机的过渡过程。
掌握直流伺服电动机的选择与使用,熟悉直流力矩电动机。
一、直流电动机的优点:调速范围广,易于平滑调节;过载、启动、制动转矩大;易于控制,控制装置的可靠性高;调速时的能量损耗较小。
二、直流伺服电动机在控制系统中的作用:执行元件三、直流电机的原理如图所示,电刷A、B分别与两个半圆环接触,这时A、B两电刷之间输出的是直流电。
我们再来看看这时线圈在磁极之间运动的情况。
从图1(a)可以看出,当线圈的ab边在N极范围内按逆时针方向运动时,应用发电机右手定则,这时所产生的电动势是从b指向a。
一、自动控制概述1.1 自动控制的概念自动控制是指系统在没有外部干预的情况下,能够自动维持或达到期望的状态。
自动控制系统由执行机构、传感器、控制器和被控对象组成。
1.2 自动控制系统的分类开环控制系统和闭环控制系统连续控制系统、离散控制系统和混合控制系统1.3 自动控制系统的应用领域工业生产过程控制交通运输控制家用设备控制医疗设备控制二、反馈控制原理2.1 反馈控制的基本原理反馈控制是通过比较被控量的实际值和期望值,产生控制信号,对执行机构进行调节,使被控量达到期望值。
2.2 反馈控制系统的组成控制器执行机构反馈元件被控对象2.3 反馈控制系统的性能指标稳定性快速性精确性三、PID控制算法3.1 PID控制算法的基本原理PID控制算法是一种经典的反馈控制算法,包括比例(P)、积分(I)和微分(D)三个部分。
3.2 PID控制算法的数学模型PID控制算法的数学模型包括比例环节、积分环节和微分环节的线性组合。
3.3 PID控制算法的参数调整比例系数Kp积分系数Ki微分系数Kd四、现代控制理论4.1 现代控制理论的基本概念状态空间表示法状态反馈控制观测器设计4.2 现代控制理论的应用线性时不变系统的控制非线性系统的控制时变系统的控制4.3 鲁棒控制理论鲁棒控制是指系统在面对不确定性和外部干扰时,仍能保持稳定性和性能指标的控制方法。
五、自动控制系统的仿真与实验5.1 自动控制系统仿真的意义仿真可以验证控制算法的有效性仿真可以测试控制系统在不同工况下的性能仿真可以优化控制参数5.2 自动控制系统实验实验目的和方法实验设备实验数据的采集与处理5.3 MATLAB在自动控制系统中的应用MATLAB是一种功能强大的数学软件,可以用于自动控制系统的建模、仿真和分析。
MATLAB中的Simulink工具可以方便地搭建自动控制系统模型并进行仿真实验。
六、线性系统的状态空间表示6.1 状态空间表示法的基本概念状态空间是一个高维向量空间,可以用来描述系统的动态行为。