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1、 控控 制制 工工 程程12/20/20221主要内容主要内容 自动控制的一般概念自动控制的一般概念 控制系统的数学模型控制系统的数学模型 线性系统的时域分析法线性系统的时域分析法 频域响应法频域响应法 控制系统补偿和综合控制系统补偿和综合12/20/20222主要任务主要任务 控制系统性能分析控制系统性能分析 动态性能：过渡过程分析、稳定动态性能：过渡过程分析、稳定性分析等性分析等 稳态性能：控制精度（稳态误差）稳态性能：控制精度（稳态误差）控制系统设计控制系统设计 选择适当的控制器及控制规律以选择适当的控制器及控制规律以改善控制系统的性能使其满足控制要改善控制系统的性能使其满足控制要求。求
2、。12/20/20223控制系统的基本概念控制系统的基本概念1 1、内容提要、内容提要、内容提要、内容提要主要阐述控制系统的工作原理、组成、分类，对控制系统主要阐述控制系统的工作原理、组成、分类，对控制系统提出的基本要求。提出的基本要求。2 2、学习目的、学习目的、学习目的、学习目的熟悉控制系统的工作原理、组成、分类；熟悉控制系统提熟悉控制系统的工作原理、组成、分类；熟悉控制系统提出的基本要求；了解控制工程的发展概况；会根据系统原出的基本要求；了解控制工程的发展概况；会根据系统原理图绘制系统方框图。理图绘制系统方框图。12/20/202243 3、教学重点、教学重点、教学重点、教学重点 4 4
3、、教学难点、教学难点、教学难点、教学难点控制系统的工作原理。控制系统的工作原理。确定系统的输入量和输出量，寻找反馈通道，由系统原理图确定系统的输入量和输出量，寻找反馈通道，由系统原理图绘制系统方框图。绘制系统方框图。控制系统的基本概念控制系统的基本概念12/20/202251.1.1 1.1.1 工作原理工作原理工作原理工作原理人工控制恒温箱的温度调节原理：人工控制恒温箱的温度调节原理：P1：图：图1.1。检测偏差检测偏差纠正偏差。纠正偏差。控制系统的工作原理及其组成控制系统的工作原理及其组成12/20/20226工作原理工作原理恒温箱自动控制系统温度调节原理：恒温箱自动控制系统温度调节原理：
4、P2：图：图1.2。检测偏差检测偏差纠正偏差。纠正偏差。P2：图图1.3。12/20/20227开环控制和闭环控制开环控制和闭环控制1 1、开环控制系统、开环控制系统、开环控制系统、开环控制系统P3：图：图1.4-1。特点：输出对系统无影响，工作稳定，精度低。特点：输出对系统无影响，工作稳定，精度低。2 2、闭环控制系统、闭环控制系统、闭环控制系统、闭环控制系统特点：输出量对控制系统直接产生影响，系统精度特点：输出量对控制系统直接产生影响，系统精度高，系统稳定难以保证。高，系统稳定难以保证。12/20/20228开环控制和闭环控制开环控制和闭环控制3 3、半闭环控制系统、半闭环控制系统、半闭环
5、控制系统、半闭环控制系统特点：输出量对控制系统间接产生影响，系统精度较高，特点：输出量对控制系统间接产生影响，系统精度较高，系统稳定较易保证。系统稳定较易保证。12/20/20229闭环控制系统的组成闭环控制系统的组成主要组成元件有：主要组成元件有：1、给定元件、给定元件2、反馈元件、反馈元件3、比较元件、比较元件产生给定信号或输入信号。产生给定信号或输入信号。测量被控制量或输出量测量被控制量或输出量，产生主反馈信号。，产生主反馈信号。用来接收输入信号和反馈信号并进行比较，产生反应两者用来接收输入信号和反馈信号并进行比较，产生反应两者差值的偏差信号。差值的偏差信号。P4：图：图1.5。12/2
6、0/202210闭环控制系统的组成闭环控制系统的组成4、放大元件放大元件5、执行元件、执行元件6、校正元件校正元件对偏差信号进行放大对偏差信号进行放大直接对控制对象进行操纵直接对控制对象进行操纵改善系统控制性能。串联校正、并联校正、复合校正改善系统控制性能。串联校正、并联校正、复合校正12/20/202211控制系统的基本类型控制系统的基本类型1.2.1 1.2.1 按输入量的特征分类按输入量的特征分类按输入量的特征分类按输入量的特征分类1.2.2 1.2.2 按系统中传递信号的性质分类按系统中传递信号的性质分类按系统中传递信号的性质分类按系统中传递信号的性质分类恒值控制系统、程序控制系统、随
7、动系统。（恒值控制系统、程序控制系统、随动系统。（P5）连续控制系统、离散控制系统。（连续控制系统、离散控制系统。（P6）12/20/202212对控制系统的基本要求对控制系统的基本要求1 1、稳定性、稳定性、稳定性、稳定性2 2、精确性精确性精确性精确性3 3、快速性快速性快速性快速性稳定性指的是系统动态过程的振荡倾向及其恢复平衡状稳定性指的是系统动态过程的振荡倾向及其恢复平衡状态的能力。态的能力。即系统的控制精度，一般用稳态误差来表示，指系统稳即系统的控制精度，一般用稳态误差来表示，指系统稳定时输出量的实际值与期望值之间的误差值。定时输出量的实际值与期望值之间的误差值。是指系统的输出量与输
8、入量之间产生偏差时，消除这种是指系统的输出量与输入量之间产生偏差时，消除这种偏差的快慢程度。偏差的快慢程度。12/20/202213由控制系统原理图绘制方框图由控制系统原理图绘制方框图绘制方框图要点：绘制方框图要点：分析控制系统的工作原理，搞清楚系统的分析控制系统的工作原理，搞清楚系统的被控对象被控对象及及被控量被控量，明确系统的，明确系统的给定量给定量（输入量）和（输入量）和输出量输出量，按，按照信号从输入到输出所经过的元件变换过程，画出系照信号从输入到输出所经过的元件变换过程，画出系统控制的方框图，在每个方框的左边和右边均标上信统控制的方框图，在每个方框的左边和右边均标上信号符号。号符号。
9、12/20/202214控制系统的基本概念控制系统的基本概念例例1：见图：见图1.4.18。例例2：见图：见图1.4.19。作业：作业：P8：1，4。12/20/202215工作原理工作原理12/20/202216工作原理工作原理12/20/202217第第1章章 控制系统的基本概念控制系统的基本概念控制系统的工作原理：控制系统的工作原理：检测输出量的实际值；检测输出量的实际值；将实际值与给定值（输入量）进行比较得出偏差值；将实际值与给定值（输入量）进行比较得出偏差值；用偏差值产生控制调节作用去消除偏差。用偏差值产生控制调节作用去消除偏差。基于基于“反馈反馈”原理的控制系统称为反馈控制系统。原
10、理的控制系统称为反馈控制系统。12/20/202218开环控制和闭环控制开环控制和闭环控制 12/20/202219开环控制和闭环控制开环控制和闭环控制12/20/202220开环控制和闭环控制开环控制和闭环控制12/20/202221闭环控制系统的组成闭环控制系统的组成12/20/202222控制系统的基本概念控制系统的基本概念12/20/202223控制系统的基本概念控制系统的基本概念12/20/202224控制系统的基本概念控制系统的基本概念12/20/202225控制系统的基本概念控制系统的基本概念水箱水箱-被控对象；液位被控对象；液位-被控量被控量c（输出量）（输出量）电位器给定电压电位器给定电压ur-输入量（给定量，理想水位）输入量（给定量，理想水位）12/20/202226控制系统的基本概念控制系统的基本概念门门-被控对象；门的位置被控对象；门的位置-被被控量控量uc（输出量）（输出量）电位器给定电压电位器给定电压ur-输入量（给输入量（给定量，开门或关门的理想位置）定量，开门或关门的理想位置）12/20/202227控制系统的基本概念控制系统的基本概念12/20/202228闭环控制系统的组成闭环控制系统的组成12/20/202229