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自动控制系统例子
【篇一：自动控制系统例子】
问题太简单了
生活中看到最多的是：
1、电视机的遥控系统，它采用红外线脉冲和数字编码技术
2、洗衣机的自动控制系统，有一种是采用定时控制技术（最简单）
3、空调自动控制系统，他利用温度传感器实行压缩机是否运行
4、电饭煲控制系统，它采用水蒸发以后。
温度超过100以上，然后用温度控制器实行电路的开关
5、汽车的自动换档控制系统，利用汽车的速度传感器，检测速度，然后利用电磁控制系统实行自动换档
6、水塔的自动打水系统，利用水位传感器，检查水位是否过低和过高，过低供水过高停止
7、电瓶车、手机、笔记本等等的自动充电系统
8、宾馆商场的自动门等等，可谓数不胜数
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自动控制原理习题一、(20分)试用结构图等效化简求下图所示系统的传递函数)()(s R s C 。
解：所以：32132213211)()(G G G G G G G G G G s R s C +++= 二．（10分）已知系统特征方程为06363234=++++s s s s ，判断该系统的稳定性，若闭环系统不稳定，四．（121m -=222K K-0=1K ⇒=，s = 所以当1K >时系统稳定，临界状态下的震荡频率为ω五．（20分）某最小相角系统的开环对数幅频特性如下图所示。
要求（1） 写出系统开环传递函数； （2） 利用相角裕度判断系统的稳定性；（3） 将其对数幅频特性向右平移十倍频程，试讨论对系统性能的影响。
解（1）由题图可以写出系统开环传递函数如下：（2）系统的开环相频特性为截止频率1101.0=⨯=c ω相角裕度：︒=+︒=85.2)(180c ωϕγ故系统稳定。
（3）将其对数幅频特性向右平移十倍频程后，可得系统新的开环传递函数其截止频率10101==c c ωω而相角裕度︒=+︒=85.2)(18011c ωϕγγ= 故系统稳定性不变。
由时域指标估算公式可得)11(4.016.0-+=σoo=o o 1σ（1（2（2）121)(=s G 2函数。
1、的输出量不会对系统的控制量产生影响。
开环控制结构简单、成本较低、系统控制精度取决于系统元部件、抗干扰能力较差。
（２分）2、根轨迹简称为根迹，它是开环系统某一参数从零变到无穷时，闭环特征方程式的根在s 平面上变化的轨迹。
（３分）系统根轨迹起始于开环极点，终至于开环零点。
（２分）二、看图回答问题（每小题10分，共20分）1、解：结论：稳定（２分）理由：由题意知系统位于s 右半平面的开环极点数0=P ，且系统有一个积分环节，故补画半径为无穷大，圆心角为2122πππ-=⨯-=-v 的圆弧，则奈奎斯特曲线如图1示，（３分）由图可知系统奈奎斯特曲线包围(-1,j0)点的圈数为000=-=-=-+N N N ，（３分）由奈奎斯特稳定判据，则系统位于s 右半平面的闭环极点数02=-=N P Z ，（２分）故闭环系统稳定。
第一节自动控制的基本方式一、两个定义：（1） 自动控制：在没有人直接参与的情况卞，利用控制装置使某种设备、装置或生产过程 中的某些物理屋或工作状态能自动地按照预定规律变化或数值运行的方法，称为自动控制。
（2） 自动控制系统：由控制器（含测量元件）和被控对彖组成的有机整体。
或由相互关联、相互制约、相互影响的一些元部件组成的具有自动控制功能的有机整体。
称为自动控制系统。
在控制系统中，把影响系统输出量的外界输入量称为系统的输入量。
系统的输入屋，通常指两种：给定输入量和扰动输入量。
给定输入量，又常称为参考较输入量，它决定系统输出量的要求值或某种变化规律。
扰动输入量，又常称为干扰输入量，它是系统不希望但又客观存在的外部输入量，例如，电 源电压的波动、环境温度的变化、电动机拖动负载的变化等，都是实际系统中存在的扰动输 入量。
扰动输入量影响给定输入量对系统输出量的控制。
自动控制的基本方式二、基本控制方式（3种）1、开环控制方式⑴定义：控制系统的输出量对系统不产生作用的控制方式，称为开环控制方式。
具有这种控制方式的有机整体，称为开坏控制系统。
如果从系统的结构角度看，开环控制方式也可表达为，没有系统输出量反馈的控制方式。
⑵职能方框图任何开坏控制系统，从组成系统元部件的职能角度看，均可用下面的方框图表示。
2、闭坏控制方式（1）定义：系统输出量直接或间接地反馈到系统的输入端，参予了系统控制的方式,称为闭坏控制方式。
如果从系统的结构看，闭环控制方式也可表达为，有系统输出量反馈的控制方式。
自动控制的基本方式工作原理开环调速结构基础上引入一台测速发电机，作为检测系统输出量即电动机转速并转换为 电压。
反馈电压与给定电压比较（相减）后，产生一偏差电压，经电压和功率放人器放大后去控制 电动机的转速。
当系统处于稳定运行状态时，电动机就以电位器滑动端给出的电压值所对应的希望转速 运行。
当系统受到某种干扰时（例如负载变人），电动机的转速会发生变化（下降），测速反馈扰动输入量输出量电压跟着变化（变小），由于给定电压值未变，偏差电压值发生变化（变人），经放人后使电动机电枢电压变化（提高），从而电动机转速也变化（上升），去减小或消除由于干扰引起的转速偏差。
自动化控制系统中的模糊控制方法与调参技巧自动化控制系统中的模糊控制方法是一种基于模糊逻辑的控制策略，可以处理系统模型复杂、不确定性强的问题。
模糊控制方法通过将模糊逻辑应用于控制器设计中，能够有效地应对实际系统中的各种非线性、时变和不确定性因素，提高控制系统的鲁棒性和自适应能力。
在模糊控制系统中，模糊逻辑通过将模糊的自然语言规则转化为数学形式，对系统的输入和输出进行模糊化处理，从而实现对系统的自动控制。
模糊控制方法主要包括模糊推理、模糊建模和模糊控制器设计三个主要步骤。
首先，模糊推理是模糊控制方法的核心，它根据一组模糊规则对输入变量进行模糊推理，从而确定最终的控制策略。
在模糊推理中，需要定义一组模糊规则，每个模糊规则都由若干个模糊集和若干个模糊关系所组成。
通过对输入变量的模糊化处理和模糊规则的匹配，可以得到控制器的输出。
其次，模糊建模是模糊控制方法的前提，它是将实际系统映射为模糊控制系统的关键步骤。
模糊建模可以通过实验数据、专家知识或模型等方式获得系统的输入输出数据，然后利用聚类和拟合等方法建立系统的模糊模型。
模糊建模的目的是找到系统的内在规律和数学模型，以便后续的模糊控制器设计和参数调优。
最后，模糊控制器设计是模糊控制方法的具体实现，它根据模糊推理和模糊建模的结果，确定模糊控制器的结构和参数。
模糊控制器的结构包括输入变量的模糊集合和输出变量的模糊集合，参数则决定了模糊控制器的具体行为。
参数调优是模糊控制器设计的关键环节，通过合理地设置参数，可以使模糊控制器在实际系统中具有良好的控制性能和鲁棒性。
为了获得较好的控制性能，模糊控制系统中的调参技巧是必不可少的。
调参技巧通常包括以下几个方面：首先，选取适当的输入变量和输出变量，并对其进行模糊化处理。
输入变量和输出变量的选择应考虑到系统的特性和控制目标，而模糊化处理的方法则可以采用三角函数、梯形函数等常用的模糊集合类型。
其次，确定模糊规则的数量和形式。
模糊规则的数量和形式直接影响到模糊控制系统的稳定性和鲁棒性。
现代电气自动化控制策略现代电气自动化控制策略在工业生产中起着至关重要的作用。
随着科技的不断发展，电气自动化控制策略也在不断创新和改进。
本文将介绍几种常见的现代电气自动化控制策略，并分析其优势和应用场景。
一、PID控制策略PID控制策略是一种经典的控制方法，它通过比较实际输出值与期望输出值之间的差异，计算出控制器的输出信号，从而实现对被控对象的控制。
PID控制策略具有简单、稳定、可靠的特点，广泛应用于工业生产中的温度、压力、流量等参数的控制。
PID控制策略的优势在于其简单性和可调节性。
通过调节PID控制器的参数，可以实现对不同系统的精确控制。
然而，PID控制策略也存在一些局限性，比如对于非线性系统的控制效果不佳，容易受到外界干扰的影响。
二、模糊控制策略模糊控制策略是一种基于模糊逻辑的控制方法，它通过建立模糊规则库和模糊推理机制，将模糊的输入转化为模糊的输出，从而实现对被控对象的控制。
模糊控制策略适用于复杂、非线性的系统控制，如汽车驾驶、空调控制等。
模糊控制策略的优势在于其对于非线性系统的适应性强，能够处理模糊、不确定的输入和输出。
同时，模糊控制策略也存在一些问题，比如规则库的设计和模糊推理的计算量较大，需要较高的计算资源。
三、神经网络控制策略神经网络控制策略是一种基于人工神经网络的控制方法，它通过训练神经网络模型，将输入与输出之间的映射关系学习到，从而实现对被控对象的控制。
神经网络控制策略适用于复杂、非线性的系统控制，如机器人控制、飞行器控制等。
神经网络控制策略的优势在于其对于非线性系统的适应性强，能够处理大量的输入和输出数据。
同时，神经网络控制策略也存在一些问题，比如需要大量的训练数据和计算资源，训练过程较为复杂。
四、模型预测控制策略模型预测控制策略是一种基于数学模型的控制方法，它通过建立系统的数学模型，并预测未来一段时间内的系统行为，从而制定控制策略。
模型预测控制策略适用于需要预测和优化系统行为的控制场景，如能源管理、交通控制等。
⾃动控制理论第⼀章⾃动控制系统概述1、组成⾃动控制系统的基本元件或装置有哪些？各环节的作⽤？控制系统是由控制对象和控制装置组成，控制装置包括：(1) 给定环节给出与期望的输出相对应的系统输⼊量。
(2) 测量变送环节⽤来检测被控量的实际值，测量变送环节⼀般也称为反馈环节。
(3) ⽐较环节其作⽤是把测量元件检测到的实际输出值与给定环节给出的输⼊值进⾏⽐较，求出它们之间的偏差。
(4) 放⼤变换环节将⽐较微弱的偏差信号加以放⼤，以⾜够的功率来推动执⾏机构或被控对象。
(5) 执⾏环节直接推动被控对象，使其被控量发⽣变化。
常见的执⾏元件有阀门，伺服电动机等。
2、什么是被控对象、被控量、控制量、给定量、⼲扰量？举例说明。
被控对象指需要给以控制的机器、设备或⽣产过程。
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。
控制量也称操纵量，是⼀种由控制器改变的量值或状态，它将影响被控量的值。
给定值是作⽤于⾃动控制系统的输⼊端并作为控制依据的物理量。
给定值⼜称输⼊信号、输⼊指令、参考输⼊。
除给定值之外，凡能引起被控量变化的因素，都是⼲扰，⼲扰⼜称扰动。
⽐如⼀个⽔箱液位控制系统，其控制对象为⽔箱，被控量为⽔箱的⽔位，给定量是⽔箱的期望⽔位。
3、⾃动控制系统的控制⽅式有哪些？⾃动控制系统的控制⽅式有开环控制、闭环控制与复合控制。
4、什么是闭环控制、复合控制？与开环控制有什么不同？若系统的输出量不返送到系统的输⼊端（只有输⼊到输出的前向通道），则称这类系统为开环控制系统。
在控制系统中，控制装置对被控对象所施加的控制作⽤，若能取⾃被控量的反馈信息（有输出到输⼊的反馈通道），即根据实际输出来修正控制作⽤，实现对被控对象进⾏控制的任务，这种控制原理被称为反馈控制原理。
复合控制是闭环控制和开环控制相结合的⼀种⽅式，既有前馈通道，⼜有反馈通道。
5、⾃动控制系统的分类（按元件特性分、按输⼊信号的变化规律、按系统传输信号的性质）？按系统输⼊信号的时间特性进⾏分类，可分为恒值控制系统和随动系统。
电气控制设备常用控制方法1．过程控制系统过程控制系统指以表征生产过程的参量为被控制量，使之接近给定值或保持在给定范围内的自动控制系统，等同于前面分类中的恒值控制系统。
这里的“过程”是指在生产装置或设备中进行的物质和能量的相互作用和转换过程。
表征过程的主要参量有温度、压力、流量、液位、成分、浓度等。
通过对过程参量的控制，可使生产过程中产品的产量增加、质量提高、能耗减少。
一般的过程控制系统通常采用反馈控制的形式，这是过程控制的主要方式。
2．可编程控制器可编程控制器（PLC）一直保持了其简单至上的原则。
过去，PLC 适用于离散过程控制，如开关、顺序动作执行等场所，但随着PLC 的功能越来越强大，PLC也开始进入过程自动化领域。
PLC的产品系列对于用户来说是一个非常节约成本的控制系统。
PLC与继电控制相比具有以下优势。
（1）功能强、性能价格比高、可靠性高、抗干扰能力强、体积小、能耗低。
（2）系统的设计、安装、调试工作量少，维修工作量少，维修方便。
（3）具有网络通信功能。
（4）PLC可以代替复杂的继电器逻辑回路的控制功能，小型的、低成本的PLC可以代替4～10个继电器。
（5）对未来设备升级很方便。
高密度的I/O系统、改进设计的输入/输出模块和端子结构，使端子更加集成，以低成本提供了节省空间的接口。
（6）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强。
基于微处理器的智能I/O接口扩展了分布式控制能力，典型的接口如PID、网络、CAN总线、现场总线、ASCII通信、定位、主机通信模块和语言模块（如BASIC、PASCALC）等。
（7）编程方法简单。
梯形图逻辑中可以实现高级的功能块指令，可以使用户用简单的编程方法实现复杂的软件功能。
外部设备改进了操作员界面技术，系统文档功能成为PLC的标准功能。
（8）诊断和错误检测功能。
从简单的系统控制器的故障诊断扩大到对所控制的机器和设备的过程和设备诊断。
3．集散控制系统集散控制系统是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称DCS系统。
自动控制原理知识点总结第一章1、自动控制：是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，是被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程。
2、被控制量:在控制系统中．按规定的任务需要加以控制的物理量.3、控制量:作为被控制量的控制指令而加给系统的输入星．也称控制输入。
4、扰动量：干扰或破坏系统按预定规律运行的输入量,也称扰动输入或干扰掐入.5、反馈:通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输入端,与输入信号相比较.反送到输入端的信号称为反馈信号。
6、负反馈：反馈信号与输人信号相减，其差为偏差信号.7、负反馈控制原理:检测偏差用以消除偏差。
将系统的输出信号引回插入端，与输入信号相减，形成偏差信号.然后根据偏差信号产生相应的控制作用,力图消除或减少偏差的过程。
8、自动控制系统的两种常用控制方式是开环控制和闭环控制 .9、开环控制：控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系特点：开环控制实施起来简单，但抗扰动能力较差,控制精度也不高。
10、闭环控制：控制装置与受控对象之间,不但有顺向作用，而且还有反向联系,既有被控量对被控过程的影响。
主要特点：抗扰动能力强，控制精度高，但存在能否正常工作，即稳定与否的问题。
11、控制系统的性能指标主要表现在：(1)、稳定性：系统的工作基础. （2)、快速性：动态过程时间要短，振荡要轻。
（3）、准确性：稳态精度要高，误差要小。
12、实现自动控制的主要原则有：主反馈原则、补偿原则、复合控制原则。
第二章1、控制系统的数学模型有: 微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性。
2、传递函数：在零初始条件下，线性定常系统输出量的拉普拉斯变换域系统输入量的拉普拉斯变换之比3、求传递函数通常有两种方法：对系统的微分方程取拉氏变换,或化简系统的动态方框图.对于由电阻、电感、电容元件组成的电气网络，一般采用运算阻抗的方法求传递函数。
4、结构图的变换与化简化简方框图是求传递函数的常用方法。
控制系统的奥妙：掌握15个设计自动化控制系统的方法与技巧控制系统是现代工程中至关重要的一个领域，它涉及到许多科学和技术的方面。
设计自动化控制系统需要广泛的知识和技能，以确保系统的稳定性、精确性和可靠性。
在本文中，我们将介绍15个设计自动化控制系统的方法与技巧。
1.确定系统的目标和需求：在设计控制系统之前，首先需要明确系统的目标和需求。
这包括系统需要控制的变量以及所需的精度、稳定性和响应时间等方面的要求。
2.进行系统建模和分析：系统建模是设计控制系统的关键步骤之一。
通过建立数学模型来描述系统的动态行为。
然后，使用模型分析工具来评估系统的稳定性、性能和鲁棒性。
3.选择适当的控制器类型：根据系统的特点和要求，选择适当的控制器类型。
常见的控制器类型包括比例-积分-微分(PID)控制器、模糊控制器和状态空间控制器等。
4.选择适当的控制策略：根据系统的特点和要求，选择适当的控制策略。
常见的控制策略包括开环控制、闭环控制和先进控制等。
5.设计适当的控制算法：根据所选择的控制器和控制策略，设计适当的控制算法。
这包括确定控制器参数和设置控制规则等。
6.进行仿真和优化：使用仿真工具来评估和优化控制系统的性能。
通过调整控制算法和参数来改善系统的稳定性和性能。
7.考虑系统的鲁棒性：在设计控制系统时，要考虑系统的鲁棒性。
这意味着系统应能够在面对不确定性和扰动时保持稳定和可靠。
8.进行实验和测试：在实际应用中，控制系统需要进行实验和测试，以验证其性能和可靠性。
通过实验和测试来调整和优化系统的参数和算法。
9.进行故障诊断和容错设计：在设计控制系统时，应考虑系统的故障诊断和容错设计。
这包括设计冗余系统、故障检测和容错机制等。
10.进行性能监控和优化：设计控制系统后，需要进行性能监控和优化。
这包括实时监测系统的性能，并对系统进行调整和优化。
11.使用现代控制方法和技术：随着科学技术的不断发展，现代控制方法和技术也在不断更新。
了解和应用最新的控制方法和技术可以提高控制系统的性能和可靠性。
工厂自动化控制的四种典型实现方式工厂自动化控制是指通过计算机、传感器、执行器等技术手段实现对生产过程的全面监控和精细调控，以提高生产效率、降低成本、提升质量。
在工业生产中，有许多典型的实现方式可以实现工厂自动化控制。
第一种实现方式是基于PLC的自动化控制。
PLC是可编程控制器的缩写，它是一种集计算、控制、通信于一体的工控设备。
PLC具有灵活性高、可靠性强、操作简便等特点，广泛应用于工业自动化控制领域。
通过编写PLC程序，可以实现自动生产线上的各个工艺操作、传感器信号的采集与处理、执行器的控制等功能。
PLC的控制能力强大，适用于各种类型的工业自动化环境。
第二种实现方式是基于SCADA系统的自动化控制。
SCADA是Supervisory Control And Data Acquisition的缩写，即监控与数据采集控制系统。
SCADA系统通过监控工厂生产线上各个设备的状态和参数，采集数据并进行实时显示、存储、分析。
通过分析采集到的数据，可以发现生产过程中的问题并及时进行调整。
SCADA系统还可以通过远程监控功能实现对生产过程的远程控制和管理。
SCADA系统对于工厂的监测和控制具有重要意义。
第三种实现方式是基于机器视觉的自动化控制。
机器视觉是一种通过相机、传感器等设备获取物体的图像信息并进行分析处理的技术。
在工厂自动化控制中，通过机器视觉系统可以实现对产品质量的实时监测与控制。
比如，在生产线上通过机器视觉系统对产品的尺寸、颜色、形状等进行检测，如果发现产品存在缺陷，可以及时将其剔除。
机器视觉系统的应用大大提高了产品质量和生产效率。
第四种实现方式是基于机器人的自动化控制。
机器人是一种能够自主进行工作的设备，可以根据预设的程序和指令进行各种工作操作。
在工厂自动化控制中，通过机器人可以实现自动化生产线上的各个工艺操作，如装配、焊接、搬运等。
机器人具有快速、精确、无疲劳等优势，可以提高生产线的效率和质量。
通过控制机器人的动作和姿态，可以实现各种复杂的生产操作。
第一章自动控制的一般概念1.1 自动控制的基本原理与方式1、自动控制、系统、自动控制系统◎自动控制：是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控量）自动地按照预定的规律（给定值）运行。
◎系统：是指按照某些规律结合在一起的物体（元部件）的组合，它们相互作用、相互依存，并能完成一定的任务。
◎自动控制系统：能够实现自动控制的系统就可称为自动控制系统，一般由控制装置和被控对象组成。
除被控对象外的其余部分统称为控制装置，它必须具备以下三种职能部件。
•测量元件：用以测量被控量或干扰量。
•比较元件：将被控量与给定值进行比较。
•执行元件：根据比较后的偏差，产生执行作用，去操纵被控对象。
参与控制的信号来自三条通道，即给定值、干扰量、被控量。
2、自动控制原理及其要解决的基本问题◎自动控制原理：是研究自动控制共同规律的技术科学。
而不是对某一过程或对象的具体控制实现（正如微积分是一种数学工具一样）。
◎解决的基本问题：•建模：建立系统数学模型（实际问题抽象，数学描述）•分析：分析控制系统的性能（稳定性、动/稳态性能）•综合：控制系统的综合与校正——控制器设计（方案选择、设计）3、自动控制原理研究的主要内容4、室温控制系统5、控制系统的基本组成◎被控对象：在自动化领域，被控制的装置、物理系统或过程称为被控对象（室内空气）。
◎控制装置：对控制对象产生控制作用的装置，也称为控制器、控制元件、调节器等（放大器）。
◎执行元件：直接改变被控变量的元件称为执行元件（空调器）。
◎测量元件：能够将一种物理量检测出来并转化成另一种容易处理和使用的物理量的装置称为传感器或测量元件（热敏电阻）。
◎比较元件：将测量元件和给定元件给出的被控量实际值与参据量进行比较并得到偏差的元件。
◎放大元件：放大偏差信号的元件。
◎校正元件（补偿元件）：结构参数便于调整的元件，用于改善系统性能。
