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闭环控制系方框图12例

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闭环控制系统方框图12例
奉化市教师进修学校 黄育稼

1、家用压力锅工作原理
2、投篮
3、供水水箱的水位自动控制系统

控制器
执行器
被控对象
被控量
（输出量）
给定量

（输入量）

检测装置

控制量
比较器

控制器
（重锤）
执行器 （出汽孔） 被控对象

（压力锅）
被控量

（锅内压力）
给定量

（重锤重力）

检测装置
（重锤）

控制量
（出汽量）
比较器

控制器
（大脑）
执行器

（手）
被控对象

（篮球）
被控量

（篮球位置）
给定量

（篮圈位置）

检测装置
（眼睛）

控制量
（投掷力）
比较器

控制器
（机械或电
气控制装置）

执行器

（阀门）
被控对象

（水箱）
被控量

（水箱水位）
给定量

（设定的水位高度）

检测装置
（浮球或液位传感）

控制量
（进水量）
比较器
4、加热炉的温度自动控制系统
5、抽水马桶的自动控制系统
6、花房温度控制系统
7、夏天房间温度控制系统

控制器
（电子或微
机控制装置）

执行器

（加热器）
被控对象

（加热炉）
被控量

（炉内温度）
给定量

（设定的温度）

检测装置
（热电偶）

控制量
（电压）
比较器

控制器
（连杆机构）
执行器

（进水阀门）
被控对象

（水箱）
被控量

（水箱水位）
给定量

（设定的水位）

检测装置
（浮球）

控制量
（进水量）
比较器

给定量
（设定的温度）

控制器

（控制装置）
执行器

（制冷装置）
被控对象

（空调房间）

被控量

（房内实
际温度）

检测装置
（空调测温装置）

控制量
（制冷量）
比较器

给定量
（设定的温度）
控制器

（控制电路）

执行器

（加热或
制冷元件）

被控对象

（花房）
被控量

（花房温度）

检测装置
（温度传感器）

控制量
（制冷制
暖量）
比较器
8、家用电饭锅保温控制系统
9、家用电冰箱温度控制系统
10、宾馆使用多台热水器串联电辅助加热自动控制系统
11、粮库温、湿度自动控制系统
12、自动保温电热水壶控制系统

控制器
（控制电路）
执行器

（加热器）
被控对象

（水箱）
被控量

（水温）
给定量

（设定的水温）

检测装置
（感温装置）

控制量
（加热时间）
比较器

控制器
（控制装置）
执行器

（制冷装置）
被控对象

（电冰箱）

被控量

（冰箱实
际温度）

给定量

（设定的温度）

检测装置
（冰箱温控装置）

控制量
（制冷量）
比较器

给定量
（设定的温度）
控制器

（温控装置）
执行器

（电热盘）
被控对象

（电饭锅）

被控量

（电饭锅温度
70—80℃）

检测装置
（双金属片）

控制量
（加热
时间）
比较器

控制器 （控制装置） 执行器 （降温除湿装置）置 被控对象 （粮库） 被控量 （粮库内温、湿度） 给定量
（设定的
温、湿度）
检测装置
（感温、湿装置）

控制量
（降温除湿时间）
比较器

给定量
（设定的温度）

控制器

（温控装置）
执行器

（加热器）
被控对象

（水壶）
被控量

（水温）

检测装置
（测温装置）

控制量
（加热时间）
比较器

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自动控制原理_胡寿松_第五版_第一章_绪论(简)改ppt

自动控制原理_胡寿松_第五版_第一章_绪论(简)改ppt

提高综合分析问题的能力。 本课程的基本任务: 获得自动控制系统的基本理论
掌握系统的基本分析方法
为设计自动控制系统打下一定的基础 为进一步的学习和研究控制理论创造条件
教学方式：讲授 学时：48 H 考核方式： 笔试70％ 平时30％：作业（20％），课堂（10％） 教材： 胡寿松主编，《自动控制原理基础教程》第三版，科学 出版社 参考书： 李友善主编，《自动控制原理》，国防科技出版社 高国燊主编，《自动控制原理》，华南理工大学出版社 文锋主编，《自动控制理论》，中国电力出版社 目标：学到真本事，考个好成绩！ 要求：认真听课，不能无故旷课、迟到；独立完成作业，能够提 出问题，讨论问题。 即：严肃认真，生动活泼！
前苏联发射“月球”9号探测器，首次在月面软着 陆成功(1966)，三年后(1969)，美国“阿波罗”11号 把宇航员N. A. Armstrong 送上月球。
第一台火星探测器Sojourner在火星表面软着陆(1996)。
旅行者Voyager 一号，二号开始走出太阳系， 对茫茫太空进行探索。
控制论是一门多学科性的技术科学。在理论研究中，广 泛的使用了各种数学工具：微积分，概率论，复变函数，泛 函，变分法，拓扑学等，实际上是数学的一个分支。
信号与系统（含 拉氏变换，傅氏 变换、z变换
复变函数
电路理论
模拟电子技术
电机与拖动
自动控制理论
线性代数 微积分（含微分方程）
大学物理（力学、热力学）
我们讨论的自控原理，仅仅是控制论的一个小部分，只讨论 了控制系统分析和设计的最一般的理论。属于经典控制部分。
Chapter 1: 主要介绍自动控制的基本概念，控制系统的常用术语及方框图表示； 主要内容： 1.自动控制、自动控制系统的概念 2.自动控制系统的基本方式 3.自动控制系统的类型 4.自动控制系统的要求和分析设计 chapter 2: 如何建立系统的数学模型（定量分析的基础），着重讨论对传递 函数的分析和基于方框图、梅逊公式的数学模型的简化方法；
4.2.3控制系统框图

4.2.3控制系统框图


相关量： 给定量（输入量）、控制量、被控量（输出 量）
2020/5/17
6
1、开环
框图给定值 表示 控制器
控制量
被控量
执行器
被控 对象
给定值 比较器
2、闭环
控制器
控制量
被控量
执行器
被控 对象
反馈环节
2020/5/17
绘制框图的方法
2020/5/17
2、例子分析
回顾
1、供水水箱的水位自动控制系统 2、加热炉的温自动控制系统
2020/5/17
3、人工调节液面
4、希罗的自动门控制系统
框图 小练习：
表示
用方框图将下面的几
个控制系统表示出来。
2020/5/17
1、供水水箱的水位自动控制系统
2、加热炉的温自动控制系统
3、人工调节液面
2020/5/17
4、希罗的自动门控制系统
1、供水水 箱的水位 自动控制 系统
预设 水位 比较器
连动 系统
相关量
门的开/关
庙门
随着音乐起伏而变化的音乐喷泉是控制技术的一 种具体应用。其工作过程是由 “声－电转换装置” 将起伏的音乐强度转换为随之而变化的电信号，这种 电信号驱动电动机带动水泵转动。音乐声信号强，水 泵的转速就快，喷头的压力就大，喷出的水柱就高。 反之，喷出的水柱就低。音乐信号的强弱与喷泉水柱 的高低一一对应。请回答以下问题： （1）音乐喷泉控制系统是开环控制还是闭环控制？ （2）该控制系统的输入信号和输出信号分别是什么 （3）从控制系统组成的角度，分析“声－电转换装 置”在控制系统中起什么作用？
答案：（1）开环控制系统（2）音乐的声信号、水柱 的高度（3）控制器的控制作用
自动控制原理第二章方框图

自动控制原理第二章方框图


R1C2s
(R1C1s 1)(R2C2s 1) R1C2s
(R1C1s 1)(R2C2s 1)
解法二：
ui (s)
-
1 I1(s) - 1 u(s)
R1
I (s) C1s
-
1
1 uo (s)
R2 I2(s) C2s
ui (s) 1
R1
ui (s) 1
R1
-
1
-
C1s
1 R1
-
1
-
C1s
1 R1
1
自动控制原理第二章方框图自动控制方框图闭环控制系统方框图串级控制系统方框图前馈控制系统方框图控制系统方框图单回路控制系统方框图过程控制系统的方框图自动调节系统方框图控制方框图
传递函数的表达形式
有理分式形式：G(s)
b0 s m a0 s n
b1s m1 a1s n1
bm1s an1s
bm an
H3
相加点移动 G3 G1
G3 G1
向同无类用移功动
G2
错！
G2
H1
G(s) G1G2 G2G3 1 G1G2 H1
G2
G1 H1
总的结构图如下：
ui (s)
-
1 I1(s) - 1 u(s)
R1
I (s) C1s
-
1
1 uo (s)
R2 I2(s) C2s
ui (s)
-
C2s
1 I1(s) - 1 u(s)
X 2 (s)
X (s) G(s) Y (s)
X 2 (s)
X1(s)
相加点和分支点在一般情况下，不能互换。
X 3 (s)
X (s)
电机速度开环控制和闭环控制

电机速度开环控制和闭环控制

实验三十三 电机速度开环控制和闭环控制（自动控制理论—检测技术综合实验）一、 实验原理1．直流电机速度的控制直流电机的速度控制可以采用电枢回路电压控制、励磁回路电流控制和电枢回路串电阻控制三种基本方法。

三种控制方式中，电枢电压控制方法应用最广，它用于额定转速以下的调速，而且效率较高。

本实验采用电枢控制方式，如图33-1所示。

本实验装置为一套小功率直流电机机组装置。

连接于被控制电机的输出轴的是一台发电机，发电机输出端接电阻负载，调节电阻负载即可调节被控制电机的输出负载。

发电机输出电压兼作被控电机速度反馈电压。

2． 开环控制和闭环控制由自动控制理论分析可知，负载的存在相当于在控制系统中加入了扰动。

扰动会导致输出（电机速度）偏离希望值。

闭环控制能有效地抑制扰动，稳定控制系统的输出。

闭环控制原理方框图如图33-2。

当积分环节串联在扰动作用的反馈通道（即扰动作用点之前）时，即成为针对阶跃扰动时的I 型系统，能消除阶跃信号扰动。

采用积分环节虽然能一定程度上消除系统的稳态误差，但是却对系统的动态性能（超调量、响应时间）和稳定性产生不利影响。

因此需要配合进行控制器的设计和校正（采用根轨迹设计方法或频域设计方法）。

E图33-1直流电机速度的电枢控制方式图33-2 直流电机速度的闭环控制原理方框图此外，在扰动可以测量的情况下，采用顺馈控制也能有效地对扰动引起的跟踪误差进行补偿，减轻反馈系统的负担，见图33-3。

图33-3 反馈＋顺馈控制方式消除扰动引起的误差式中： 为控制器传递函数，也是扰动输入时的反馈通道传递函数；)(11s G G =)(22s G G = 为被控对象（本实验中即被控直流电机）的传递函数；)(s G G c c = 为顺馈控制通道传递函数；R 为指令输入，即希望的电机速度；C 为输出被控量，即被控电机的输出速度；E 为系统的稳态误差；D 为系统的扰动输入，即电机的负载。

由扰动到输出的传递函数可知，扰动引起的稳态误差为D G G G G GE c R 212101)1(++−== （33-1） 当选择顺馈回路传递函数为 11G G c −= （33-2） 时，有00==R E ，即扰动对输出没有影响。