《轮机自动化》课程PPT教学课件：第一章 反馈控制系统的基本概念

第一章反馈控制系统的基本概念 §1-1自动控制系统的基本方式◎ §1-2反馈控制系统的概念◎ §1-3自动控制系统的性能要求◎ 返回目录

第一章 反馈控制系统的基本概念 §1-1 自动控制系统的基本方式◎ §1-2 反馈控制系统的概念◎ §1-3 自动控制系统的性能要求 ◎ 返回目录

§1-1自动控制的基本方式 1.开环控制系统 控制系统的输出对系统的控制作用没有影响。 (1)按给定值进行控制rig1-1a (2)按扰动补偿进行控制Fig1-1b 2.闭环控制系统 Fig1-2◎ 控制系统的输岀对系统的控制作用有影响,即控制器的输 出作用于控制对象,控制对象的输出(系统的输出)将送 回到控制器,控制器根据偏差进行控制。因此,又称为反 馈控制 返回本章

§1-1 自动控制的基本方式 1. 开环控制系统 控制系统的输出对系统的控制作用没有影响。 (1)按给定值进行控制 Fig.1-1a◎ (2)按扰动补偿进行控制 Fig.1-1b◎ 2．闭环控制系统 Fig.1-2◎ 控制系统的输出对系统的控制作用有影响，即控制器的输 出作用于控制对象，控制对象的输出（系统的输出）将送 回到控制器，控制器根据偏差进行控制。因此，又称为反 馈控制。 返回本章

§1-1自动控制的基本方式 3.复合控制 Fig1-3◎ 在一个控制系统中同时采用开环控制和闭环控制 开环控制—粗调 闭环控制—细调 返回本节

§1-1 自动控制的基本方式 3．复合控制 Fig.1-3◎ 在一个控制系统中同时采用开环控制和闭环控制。 开环控制——粗调 闭环控制——细调 返回本节

§1-2反馈控制系统的概念 1.反馈控制系统的组成◎ 2.反馈控制系统的结构方框图◎ 3.反馈控制系统的分类◎ 返回本章

§1-2 反馈控制系统的概念 1. 反馈控制系统的组成◎ 2. 反馈控制系统的结构方框图◎ 3. 反馈控制系统的分类◎ 返回本章

1.反馈控制系统的组成 Fig 1-5a 1.控制对象:被控制的设备或过程(冷却器)。系统的输出 就是指被控对象的输出(或称被控量) 2.控制器(或称调节器):根据偏差按一定规律输岀控制量, 送至执行机构。它有两个输入,即设定值输入和测量值输 入。偏差=设定值一测量值 3.执行器(执行机构):接受控制器送来的控制信号,驱动 调节机构,作用于被控对象 4.测量变送器(测量单元):将被控对象的物理输出量,即 被控量转换为标准信号输岀(也称测量输岀),送到调节 器,作为反馈信号 返回本节

1. 反馈控制系统的组成 1. 控制对象：被控制的设备或过程（冷却器）。系统的输出 就是指被控对象的输出（或称被控量）。 2. 控制器（或称调节器）：根据偏差按一定规律输出控制量， 送至执行机构。它有两个输入，即设定值输入和测量值输 入。偏差=设定值－测量值 3. 执行器（执行机构）：接受控制器送来的控制信号，驱动 调节机构，作用于被控对象。 4. 测量变送器（测量单元）：将被控对象的物理输出量，即 被控量转换为标准信号输出（也称测量输出），送到调节 器，作为反馈信号。 Fig.1-5a◎ 返回本节

2.反馈控制系统的结构框图 Fig1-6◎ 特点 (1)信号传递的单向性; (2)闭合回路(闭环系统) (3)负反馈:反馈通道的信号与前向通道的信号相减。反 之,则为正反馈。 (4)控制单元根据偏差进行控制,因此又称偏差驱动 若控制单元、测量单元和执行单元合为一体,则称为 基地式控制仪表;若三者分开,则称为组合式控制仪 表 返回本节

2. 反馈控制系统的结构框图 特点： （1）信号传递的单向性； （2）闭合回路（闭环系统）； （3）负反馈：反馈通道的信号与前向通道的信号相减。反 之， 则为正反馈。 （4）控制单元根据偏差进行控制，因此又称偏差驱动。 Fig.1-6◎ 若控制单元、测量单元和执行单元合为一体，则称为 基地式控制仪表；若三者分开，则称为组合式控制仪 表。 返回本节

3.反馈控制系统的分类 1.按给定值的形式: (1)定值控制:;(2)程序控制;(3)随动控制 2.按动作方式: (1)连续控制;(2)断续控制(双位控制或多位控制) 3.按控制精度:(1)有差调节;(2)无差调节 4!.按变量数:(1)单变量控制;(2)多变量控制 5.按系统性质:(1)线性控制系统;(2)非线性控制系统 6.按应用理论: (1)基于经典理论的控制; (2)基于现代控制理论的控制(最优控制、自适应控制) (3)智能控制(模糊、神经、专家、自学习控制) 返回本节

3. 反馈控制系统的分类 1. 按给定值的形式： （1）定值控制；（2）程序控制；（3）随动控制。 2. 按动作方式： （1）连续控制；（2）断续控制（双位控制或多位控制） 3. 按控制精度： （1）有差调节；（2）无差调节 4. 按变量数： （1）单变量控制；（2）多变量控制 5. 按系统性质： （1）线性控制系统；（2）非线性控制系统 6. 按应用理论： （1）基于经典理论的控制； （2）基于现代控制理论的控制（最优控制、自适应控制）； （3）智能控制（模糊、神经、专家、自学习控制） 返回本节

§1-3自动控制的性能要求 1.自动控制系统的稳态和动态 稳态——被控量不随时间而变化的平衡状态(也称静态) 动态——被控量随时间而变化的不平衡状态(也称瞬态) 扰动变化 控制作用 稳态(平衡) 动态过程 新稳态(平衡) 平衡破坏 克服扰动影响 返回本章

§1-3 自动控制的性能要求 1．自动控制系统的稳态和动态 稳态——被控量不随时间而变化的平衡状态（也称静态） 动态——被控量随时间而变化的不平衡状态（也称瞬态） 稳态（平衡） 动态过程 扰动变化 平衡破坏 控制作用 克服扰动影响 新稳态（平衡） 返回本章

§1-3自动控制的性能要求 2.自动控制系统的过渡过程 自动控制系统在动态过程中被控量随时间而变化的过程, 或者说是从一个平衡态过渡到另一个平衡态的过程。Fig1-8◎ 根据过渡过程的特点,控制系统可分为: (1)发散过程 (2)等幅振荡过程 Fig1-14◎ 3)衰减过程 (4)非周期过程 其中,(1)、(2)称为不稳定过程;(3)、(4)称为 稳定过程 返回本节

§1-3 自动控制的性能要求 2．自动控制系统的过渡过程 自动控制系统在动态过程中被控量随时间而变化的过程， 或者说是从一个平衡态过渡到另一个平衡态的过程。Fig.1-8◎ 根据过渡过程的特点，控制系统可分为： （1）发散过程 （2）等幅振荡过程 Fig.1-14◎ （3）衰减过程 （4）非周期过程 其中， （1）、（2）称为不稳定过程；（3）、（4）称为 稳定过程。 返回本节

§1-3自动控制的性能要求 3.自动控制系统的典型输入信号 为便于系统分析,定义几种常见的系统输入信号: 「R(≥0) (1)阶跃输入:r() 0 (t<0) Fig.1-9◎ Rt (2)速度输入:r() (t≥0) (t<0) Fig1-10◎ (3)加速度输入:= (t≥0) Fig1-11◎ 0) (4)脉冲输入: 0≤t≤b)Fig1-12◎ 0 (5)正弦输入:r()=4siot Fig1-13◎ 其中,阶跃输入对系统的工作最为不利 返回本节

3．自动控制系统的典型输入信号 为便于系统分析，定义几种常见的系统输入信号： （1）阶跃输入： Fig.1-9◎ （2）速度输入 ： Fig.1-10◎ （3）加速度输入： Fig.1-11◎ （4）脉冲输入： Fig.1-12◎ （5）正弦输入： Fig.1-13◎ 其中，阶跃输入对系统的工作最为不利。 §1-3 自动控制的性能要求 返回本节