第一章反馈控制系统的基本概念

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1、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 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，又称为反反馈控制馈控制。 返回返回本章本章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

2、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返回本章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

3、称测量输出），送到调节器，作为反馈信号。Fig.1-5a返回本节返回本节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

4、： （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） 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

5、 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