第一章反馈控制系统的基本概念汤ppt1.ppt
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1、1,轮机自动化基础,主讲: 汤 旭 晶,2,第一章 反馈控制系统的基本概念,第五章 频率特性法,第四章 时域分析法,第三章 控制对象的动态特性,第二章 自动控制系统的数学模型,第六章 控制器作用规律,轮机自动化基础,本章的基本要求,第一章 反馈控制系统的基本概念,1-1 引言 1-2 自动控制系统的基本方式 1-3 反馈控制系统的概念 1-4 自动控制系统的性能要求 ,第一章 反馈控制系统的基本概念,自动控制:是指在没有人参与的情况下利用控制器使被控对象 (指生产设备或生产过程)自动地按预定的规律运行。 发展:机械化 电气化时代自动化、信息化、智能化,控制理论的发展:(工程控制论) 1、经典控
2、制理论 4050年代形成 (Single-input &.Single-output system) 基于:二战军工技术 目标:反馈控制系统的镇定 基本方法:传递函数,频率法,PID调节器 (频域),2、现代控制理论 6070年代形成 (Multi-input &.Multi-output system) 基于: 冷战时期空间技术,计算机技术 目标:最优控制 基本方法:状态方程 (时域),1-1 引言,3、智能控制技术 60年代中期开始发展 专家系统 模糊控制 神经网络 4、正在发展的各个领域 自适应控制 大系统理论 H鲁棒控制 非线性控制(微分几何,混沌,变结构),自动控制发展的历程(王广雄
3、教授) 百家讲坛录像,1-1 引言,人们普遍认为最早应用于工业过程的自动反馈控制器, 是James Watt于1769年发明的飞球调节器,它被用来控制蒸汽机的转速。后来此机械装置被广泛应用。,1-1 引言,用于船舶推进器中的离心式调速器,1-1 引言,用于船舶推进器的电子式调速器,1-1 引言,1-2 自动控制的基本方式,1.开环控制系统(open-loop) 控制系统的输出量对系统的控制作用没有任何影响。 按给定值控制(测量给定值) 按扰动补偿(测量破坏系统正常运行的扰动),自动控制系统=控制器+控制对象 Automatic Control Systems = Controller+plan
4、t,Fig.1-1,闭环系统实质:通过偏差消除偏差,主要特点为: 闭环负反馈控制,即按偏差调节; 抗扰性好,控制精度高; 系统参数要适当选择,否则可能不能正常工作。,Fig.1-2,1-2 自动控制的基本方式,3.复合(compound)控制系统,为了提高系统的快速性和精度,除了主反馈回路以外前置滤波或扰动补偿装置,这种开环与闭环结合的系统称为复合控制系统。 开环控制粗调 闭环控制细调,Fig.1-3,1-2 自动控制的基本方式,1-3 反馈控制系统的概念,反馈控制系统的组成 反馈控制系统的结构方框图 反馈控制系统的分类,、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
5、(或称被控量)。 、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 、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。 、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.1-4,1.反馈控制系统的组成,1-3 反馈控制系统的概念,2.反馈控制系统的结构框图,特点: 信号传递单向性 ; 闭合回路(闭环系统); 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。 控制单元根据偏差进行控制,因此
6、又称偏差驱动。,Fig.1-5,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。,1-3 反馈控制系统的概念,3.反馈控制系统的分类,1. 按给定值的形式: (a)定值控制;(b)程序控制;(c)随动控制。 2. 按动作方式: (a)连续控制;(b)断续控制(双位控制或多位控制) 3. 按控制精度: (a)有差调节;(b)无差调节 4. 按变量数: (a)单变量控制;(b)多变量控制 5. 按系统性质: (a)线性控制系统;(b)非线性控制系统 6. 按应用理论: (a)基于经典理论的控制; (b)基于现代控制理论的控制(最优控制、自适应控制);
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