1.4自动控制系统的性能要求
第1章绪论
随着生产和科学技术的发展，自动控制技术在国民经济和国防建设中所起的作用越来越大。从最初的机械转速或位置的控制到生产过程中温度、压力或流量的控制，从远洋巨轮到深水潜艇的控制，从飞机自动驾驶、航天飞船的返回控制到“勇气”号、“机遇”号的火星登陆控制，自动控制技术的应用几乎无所不在。从航空航天、电气、机械、化工、生物工程到经济管理，自动控制理论和技术已经渗入到许多学科，渗透到各个应用领域。所以许多工程技术人员和科学工作者都希望具备一定的自动控制知识，根据任务需要分析和设计自动控制系统。
本章重点内容：
●自动控制系统的组成
●自动控制系统的分类
●自动控制理论的发展历史
●自动控制系统的性能要求
1.1 自动控制系统的一般概念
自动控制(automatic control)就是在没有人直接参与的条件下，利用控制器使被控对象(如机器、设备和生产过程)的某些物理量(或工作状态)能自动地按照预定的规律运行(或变化)。自动控制是一门理论性很强的科学技术，一般泛称为“自动控制技术”。把实现自动控制所需的各个部件按一定的规律组合起来，去控制被控对象，这个组合体叫做“控制系统”。分析与设计自动控制系统的理论称为“控制理论”。
自动控制系统的种类较多，被控制的物理量也各种各样，如温度(temperature)、压力(pressure)、流量(flow)、转速(rotate speed)、位移(distance)和力(force)等。组成这些控制系统的元部件虽然有较大的差异，但是系统的基本结构却有着共同特点，且一般都是通过机械、电气、液压等方法来控制。为了解自动控制系统的结构，下面分析一下图1-1所示的液面控制系统。
图中F1为放水阀(drain valve)，F2为进水阀(inlet valve)，控制任务要求液面的希望高度等于h0。当人参与控制时就要不断地将实际液面高度h1与希望液面高度h0作比较，根据比较的结果，决定进水阀F2的开度(aperture)是增大还是减小，以达到维持液面高度不变的目的。图1-2所示为人参与该系统的框图。由该图可见，人在参与控制中起了以下三方面的作用。
F 1
F 2
图1-1 水池液面控制系统
(1) 测量实际液面高度h 1——用眼睛。
(2) 将测得的实际液面高度h 1与希望液面高度h 0做比较——用大脑。
(3) 根据比较的结果，即按照偏差的正负和大小去决定阀的开度——用手。
图1-2 液面人工控制系统的框图
显然，如果用自动控制去代替上述的人工控制，那么在自动控制系统中必须具有上述三种职能机构，即测量机构、比较机构和执行机构。不言而喻，用人工控制不能保证系统要求的控制精度(control accuracy)，也不能减轻人的劳动强度。如果将图1-1改为图1-3所示的自动控制系统，当满足放水量小于进水量这个条件时，不论放水阀F 1输出的流量如何变化，系统总能自动维持其液面高度在允许的偏差范围(error range)之内。假设水池液面的高度因放水阀F 1的开度的增大而稍有降低，系统立即产生一个与降落液面成比例的误差电压u ，该电压经放大器放大后供电给进水阀的拖动电动机，使阀F 2的开度相应地增大，从而使水池的液面恢复到所希望的高度。
图1-3 液面自动控制系统
图1-3所示的液面自动控制系统由以下五个部分组成。
(1) 被控对象(controlled plant)——水池。
(2) 测量元件(measure element)——浮子。
(3) 比较机构(comparer)——比较浮子的希望位置与实际位置之差。
(4) 放大机构(amplifier)——当测量元件测得的信号与给定信号比较后得到的误差信号(error signal)不足以使执行元件动作时，一般都需要放大元件。
(5) 执行机构(actuator)——它的作用是直接驱动被控对象，以改变被控制量。
以上五个部分也是一般自动控制系统的组成单元。此外，为了改善控制系统的动、静态性能通常还在系统中加上某种形式的校正装置(correcting device)。
为了使控制系统的表示简单明了，一般采用方框来表示系统中的各个组成部件，在每个方框中填入它所表示的部件的名称或函数表达式(function expression)，不必画出它们的具体机构。根据信号在系统中的方向，用有向线段依次把它们连接起来，就可得到控制系统框图(system diagram)。控制系统框图由以下三个基本单元组成。
(1) 引出点，如图1-4(a)所示。它表示信号的引出，箭头表示信号的方向。
(2) 比较点，如图1-4(b)所示。它表示两个或两个以上的信号在该处进行的“±”运算，“+”表示信号相加，“－”表示信号相减。
(3) 部件的方框，如图1-4(c)所示。输入信号(input signal)置于方框的左端，方框的右端为其输出量，方框内填入部件名称。
C
图1-4 系统框图的基本组成单元
据此可把图1-3所示液面控制系统的原理改用图1-5所示的方框图来表示。显然，后者的表示不仅比前者简单，而且信号在系统中的传递过程也更为清晰。因此，在以后的讨论中控制系统一般均以框图的形式表示。
F2
图1-5 图1-3所示系统的框图
WORDS AND PHRASES
自动控制automatic control
被控对象controlled plant
测量元件measure element
比较机构Comparer
放大机构Amplifier
执行机构Actuator
1.2 自动控制系统的分类
在工程实际中，控制系统因其工作环境、被控对象、变化规律不同，种类也不同。因此，介绍控制系统的各种类型，从而分门别类地掌握不同类型控制系统的具体规律，对于控制系统的分析和设计是很有必要的。
1.2.1 开环与闭环系统
按照信息传递路径的不同来分类，控制系统可以分为开环系统、闭环系统和复合系统三种类型。这里只介绍开环系统和闭环系统。
1. 开环系统(又称开环控制系统、无反馈系统)
如果系统的输出量没有与其参考输入相比较，即系统的输出与输入量间不存在反馈的通道，这种控制方式叫做开环控制(open-loop control)。图1-6所示为开环控制系统的框图。由图可见，这种控制系统的特点是结构简单、所用的元器件少、成本低。然而，由于这种控制系统既不对被控制量进行检测，又没有将被控制量反馈到系统的输入端和参考输入相比较，所以当系统受到某种干扰(disturbance)作用后，被控制量一旦偏离了原有的平衡状态(balanced state)，系统没有自行消除或减小误差的功能。这是开环系统的最大缺点。正是这个缺点，大大限制了这种系统的应用范围。
图1-6 开环控制系统
图1-7(a)所示为一个开环直流调速系统，图1-7(b)所示为它的框图。图中U g为给定的参考输入。
图1-7 开环直流调速系统
U g经触发器和晶闸管整流装置转变为相应的直流电压U d，并供电给直流电动机，使之产生一个U g所期望的转速n。但是当电动机的负载、交流电网的电压以及电动机的励磁
有变化时，电动机的转速就会随之变化，不能再维持U g 所期望的转速。
2. 闭环系统(又称闭环控制系统、反馈控制系统)
若把系统的被控制量反馈到它的输入端，并与参考输入相比较，这种控制方式叫做闭环控制(closed-loop control)。由于这种控制系统中存在着被控制量经反馈环节至比较点的反馈通道，故闭环控制又称反馈控制(feedback control)。闭环系统的特点是：连续不断地对被控制量进行检测，把所测得的值与参考输入作减法运算，求得的误差信号经控制器的变换运算和放大器的放大后，驱动(drive)执行元件，以使被控制量能完全按照参考输入的要求去变化。这种系统如果受到来自系统内部或外部的干扰，通过闭环控制系统的作用，能自动地消除或削弱干扰对被控制量的影响。由于闭环控制系统具有良好的抗扰动性能(anti-interference performance)，因而它在控制工程中得到了广泛的应用。
如果把图1-7所示的开环调速系统改接为图1-8所示的闭环系统，则它就具有自动抗扰动的功能。例如，当电动机的负载转矩T L 增大时，流经电动机电枢中的电流便相应地增大，电枢电阻上的压降也变大，从而导致电动机转速的降低；而转速的降低使测速发电机的输出电压U fn 减小，误差电压u ?相应地增大，经放大器放大后，使触发脉冲(triggering pulse)前移，晶闸管(thyristor)整流装置的输出电压U d 增大，从而补偿了由于负载转矩(load torque) T L 的增大或电网电压u ～的减小而造成的电动机转速的下降，使电动机的转速近似地
保持不变。上述的调节过程，也可用如下的因果图来表示。
↑↑→↑→↑→-=?↓→↓→→?
??↓↑n U U U U U U n u T d k fn g fn L
)(~
图1-8 闭环直流调速系统
1.2.2 定值、伺服与程序控制系统
按照输入给定值的不同，控制系统可以分为定值控制系统、伺服系统和程序控制系统三类。
1. 定值控制系统(又称恒值、镇定调节系统)
给定值为常值的控制系统称为定值控制系统。这种系统的任务是保证在任何扰动下，被控参数(输出)均保持恒定的、希望的数值。在过程控制系统中，一般都要求将过程参数(如温度、压力、流量、液位和成分等)维持在工艺给定的数值。
2. 伺服系统(又称跟踪系统、随动系统)
给定值随时间任意变化的控制系统称为伺服系统(servo system)。这种系统的任务是在各种情况下保证系统的输出以一定精度跟随参考输入的变化而变化，所以这种系统又称为跟踪系统。导弹发射架控制系统、雷达天线控制系统以及轮舵位置控制系统等都是典型的伺服系统。当被控量为位置或角度时，伺服系统又称为随动系统。
3. 程序控制系统
若给定值随时间变化有一定的规律，且为事先确定的时间函数，则称这种系统为程序控制系统。如耐火材料生产中的炉温程序升温、间隙生产的化学反应器温度控制以及机械加工中的数控机床等均属于此类系统。实际上，程序控制系统是随动系统的一种特殊情况，其分析研究方法也和随动系统相同。
1.2.3 线性与非线性控制系统
按照描述系统的数学表达式的特性不同来分类，控制系统可以分为线性控制系统和非线性控制系统(或线性系统和非线性系统)两类。
1. 线性控制系统
若组成控制系统的元件都具有线性特征，则称这种系统为线性控制系统(linear control system)。这种系统的输入与输出间的关系一般用微分方程、传递函数来描述，也可以用状态空间(state space)表达式来表示。线性系统的主要特点是具有齐次(odd)性和适用叠加原理(principle of superposition)。如果线性系统中的参数不随时间而变化，则称为线性定常系统(linear time-invariant system)，反之，则称为线性时变系统(linear time-varying system)。
2. 非线性控制系统
在控制系统中，至少有一个元件具有非线性特征，则称该系统为非线性控制系统(nonlinear control system)。非线性系统一般不具有齐次性，也不适用叠加原理，而且它的输出响应(output response)与其初始状态(initial state)有很大的关系。
严格地说，绝对的线性特征(或元件)是不存在的，因为所有的物理系统和元件在不同的程度上都具有非线性特性。为了简化系统的分析和设计，在一定条件下，可以对某些非线性特性作线性化处理。这样，非线性系统就近似为线性系统，从而可以用分析线性系统的理论和方法对它进行研究。
工程上有时为了改善控制系统的性能，常常人为地引入某种非线性元件。例如，为了实现最短时间控制(time optimum control)，采用开关型(Bang-Bang)的控制方式；又如，在晶闸管组成的整流装置的直流调速系统中，为了改善系统的动态特性和限制电动机的最大电流，人们有意识地把电流调节器(current regulator)和速度调节器(speed regulator)设计成具有饱和非线性(saturated nonlinear)的特性。
1.2.4 连续与离散控制系统
按照系统传输信号与时间的函数关系来分类，控制系统可以分为连续控制系统和离散控制系统。
1. 连续控制系统
当系统中各组成环节的输入、输出信号都是时间的连续函数时，称此类系统为连续控制系统(continuous control system)。连续控制系统的运动状态或特性一般用微分方程来描述。模拟式的工业自动化仪表以及用模拟式仪表实现的过程控制系统都属于连续控制系统。
2. 离散控制系统
在控制系统各部分的信号中只要有一个是时间t的离散信号(discrete signal)，则称这种系统为离散控制系统。显然，脉冲(pulse)和数码(digital code)都属于离散信号。如图1-9所示的计算机控制系统就是一种常见的离散控制系统(discrete control system)。离散控制系统的运动状态或特性一般用差分方程来描述，其分析研究方法也不同于连续系统。
图1-9 计算机控制系统的框图
WORDS AND PHRASES
开环控制open-loop control
闭环控制closed-loop control
反馈控制feedback control
线性控制系统linear control system
非线性控制系统nonlinear control system
连续控制系统continuous control system
离散控制系统discrete control system
1.3 自动控制理论的发展概况
现代科学技术的迅速发展对自动控制的程度、速度、范围及其适应能力的要求越来越高，从而推动了自动控制理论和技术的迅速发展。特别是20世纪60年代以来，电子计算机技术的迅速发展奠定了自动控制理论和技术的物质基础，于是逐步形成了一门现代科学分支，即现代控制理论。纵观历史，控制理论的发展大体经历了3个阶段。
1. 经典控制理论(18世纪起)
1788年，J. Watt研究蒸汽机的调速器时引出了离心调速的问题，这是一个自动调节系统的问题。1868年，J. C. Maxwell首先在Proceeding of the Society of London 第16 卷上发表了“论调速器”一文。E. J. Routh 于1877年提出了有关线性系统稳定性的判据，使自动控制技术前进了一大步。1923年，Heavyset 提出了设计系统的算子法。1932年，H. Nyquist 研制出电子管放大器。1945年，美国人Bode写了“网络分析和反馈放大器设计”一文，奠定了经典控制理论基础，在西方国家开始形成了自动控制学科。1948年，N. Wiener发表了著名的《控制论》，形成了完整的经典控制理论。1950年，W. R. Evans提出了根轨迹法，能简便地寻找特征方程的根，进一步充实了经典控制理论。此后，经典控制理论得到了更加深入和广泛的研究与应用。
经典控制(classic control)理论多半用来解决单输入/单输出的问题，所涉及的系统一般来说是线性定常系统，非线性系统中的相平面法也只含两个变量。如机床和轧钢机中常用的调速系统，发电机的电压自动调节系统以及冶炼炉的温度自动控制系统等，均被当作单输入/单输出的线性定常系统来处理。如果把某个干扰考虑在内，也只是对它们进行线性叠加而已。解决上述问题时，采用频率法、根轨迹法、奈氏稳定判据、期望对数频率特性综合等是比较方便的，这些方法均属于通常所说的经典控制理论范畴，所得结果在对精确度、准确度要求不是很高的情况下是完全可用的。经典控制理论是与生产过程的局部自动化相适应的，它具有明显的依靠手工进行分析和综合的特点，这个特点是和20世纪四五十年代生产发展的状况，以及电子计算机技术的发展水平尚处于初期阶段密切相关的。
2. 现代控制理论(20世纪60年代起)
空间技术的需要和电子计算机的应用，推动了现代控制理论和技术的产生与发展。20世纪50年代末至60年代初，空间技术的发展迫切要求对多输入/多输出、高精度、参数时变系统进行分析和设计，这是经典控制理论无法有效解决的问题，于是出现了新的自动控制理论，称为“现代控制理论”。1960年Kalman发表了“控制系统的一般理论”，1961年又与Bush发表了“线性滤波和预测问题的新结果”。西方国家公认Kalman奠定了现代控制理论的基础。他的工作是控制论创始人Wiener工作的发展，主要引进了数学计算方法中的“校正”概念。现代控制(modern control)理论的主要内容为状态空间法、系统辨识、最佳估计、最优控制和自适应控制。
3. 大系统理论和智能控制理论(20世纪80年代起)
这一理论是20世纪70年代后期，控制理论向广度和深度发展的结果，大系统(large- scale system)是指规模庞大、结构复杂、变量众多的信息与控制系统，它涉及生产过程、交通运输、计划管理、环境保护、空间技术等多方面的控制和信息处理问题。而智能控制(intelligent control)系统是具有某些仿人智能的工程控制与信息处理系统，其中最典型的例子就是智能机器人。
WORDS AND PHRASES
经典控制classic control
现代控制modern control
大系统large-scale system
智能控制intelligent control
1.4 自动控制系统的性能要求
为实现自动控制，必须对控制系统提出一定的要求。对于一个闭环控制系统而言，当输入量和扰动量均不变时，系统输出量也恒定不变，这种状态称为平衡态或静态、稳态。通常系统在稳态时的输出量是我们所关心的，当输入量或扰动量发生变化时，反馈量与输入量之间的偏差通过控制器的作用，使输出量最终趋于稳定，即达到一个新的平衡状态。但是由于系统中各环节总存在惯性，故系统从一个平衡点到另一个平衡点无法瞬间完成，即存在一个过渡过程，该过程称为动态过程或暂态过程。根据系统稳态输出和暂态过程的特性，对闭环控制系统的基本要求可以归纳为三个方面：稳定性、准确性(稳态精度)、快速性和平稳性(动态性能)。
1. 稳定性
稳定性(stability)是保证控制系统正常工作的先决条件，是控制系统的重要特性。所谓稳定性，是指控制系统偏离平衡状态后，自动恢复到平衡状态的能力。在扰动信号的干扰、系统内部参数变化和环境条件改变的情况下，系统状态会偏离平衡状态。如果在随后时间内，系统的输出能够最终回到原先的平衡状态，则系统是稳定的；反之，如果系统的输出逐渐增加趋于无穷，或者进入振荡状态，则系统是不稳定的。
2. 准确性
准确性(accuracy)就是要求被控量和设定值之间的误差达到所要求的精度范围。准确性反映了系统的稳态精度，通常控制系统的稳态精度可以用稳态误差(steady state error)来表示。根据输入点的不同，一般可以分为参考输入稳态误差和扰动输入稳态误差。对于随动系统或其他对控制轨迹有要求的系统，还应当考虑动态误差。误差越小，控制精度或准确性就越高。
3. 快速性和平稳性
为了很好地完成控制任务，控制系统不仅要稳定并具有较高的精度，还必须对过渡过程的形式和快慢提出要求，这个要求一般称为系统的动态性能(dynamic performance)。一般情况下，当系统由一个平衡态过渡到另一个平衡态时，通常希望过渡过程既快速又平稳。因此，在设计控制系统时，对控制系统的过渡过程时间(即快速性)和最大振荡幅度(即超调量)都有一定的要求。
稳定性是系统正常工作的前提，快速性是对稳定系统暂态性能的要求，准确性是对稳定系统稳态性能的要求。总之，只有在系统稳定的前提下，谈论其快速性及准确性才有意义。
WORDS AND PHRASES
稳定性stability
稳态误差steady state error
动态性能dynamic performance
本章小结
(1) 开环控制系统结构简单，但是当受到干扰作用后，没有自行消除或减小误差的功能。闭环控制系统具有反馈环节，它能依靠反馈环节进行自动调节，以补偿扰动对系统产生的影响。闭环控制极大地提高了系统的精度。
(2) 自动控制系统通常由给定元件、检测元件、比较机构、放大机构、执行机构、控制对象和反馈环节等部件组成。方框图可以直观地表达各环节的因果关系，可以表达各种作用量和中间量的作用点与传递情况以及它们对输出量的影响。
(3) 对自动控制系统的性能指标的要求主要是稳定性、准确性、快速性和平稳性。
习题
1-1 分析比较开环控制与闭环控制的特征、优缺点和应用场合的不同。
1-2 组成自动控制系统的主要环节有哪些？它们各有什么特点？起什么作用？
1-3 锅炉液位控制系统如图1-10所示，气动薄膜调节阀设置在给水进水管上，液位检测变送器、调节器、定值器(即给定器)全部采用气动单元组合(QDZ)仪表。
图1-10 题1-3图
(1) 试画出该液位控制系统的原理方框图，要求标出各环节对应的信号。
(2) 说明被控量、给定值及可能的干扰量各是什么。
(3) 从系统的结构、给定值变化的规律及对象特点来分类，该自动控制系统分别属于哪类控制系统？1-4 分析液位控制系统(如图1-11所示)，画出组成系统的方框图。并指出：
(1) 哪个是控制对象？被控量是什么？影响被控量的主扰动量是什么？
(2) 哪个是执行元件？
LC
图1-11 题1-4图
自动控制原理 典型系统分析
222010322072023 付珣利自动化01班位置随动系统： 控制系统原理图 （作业一） 1.1系统方块图 1.2控制方案 若电网电压受到波动，ui↑则δu↑u↑n↑uo↑ 所以δu↓u↓n↓从而使n达到稳定。 （作业二） 2.1由原理可知：
Θe （s ）=Θi （s ）—Θ0（s ） US （s ）=K0Θe （s ） Us （s ）=Raia(s)+LaSia+Eb （s ） M(s)=C m ia(s) JS 2θ0(S)+fs θ (S)= M(s)-Mc (s) Eb(s)=Kb θ0(S) 2.2系统传递函数 ) ()(0s s i θθ= () ) )((1))((1)(1))((3 2103 210f JS R S L S K C f JS R S L S C K K K K f JS R S L S K C f JS R S L S C K K K K a a b m a a m a a b m a a m +++ ++++++ ++= m b m a a m C K K K K K C f JS R S L S C K K K K 32103210))((++++ 2.3动态结构图 设定参数：f=20N,J=20K ·m 2,a R =20 Ω,La=1H,Ko=40,k1k2k3=100,Cm=1,Kb=0 （因为暂取Kb=0，测速反馈通道相当于没加进）
图.动态结构图 则开环传递函数为：G(s)= ) 105.0)(1(10 ++s s s 闭环传递函数：Ψ（s ）=10 )105.0)(1(10 +++s s s 2.4信号流图 （作业三）系统性能 3.1系统响应及动态性能指标 单位阶跃响应曲线： 由阶跃响应曲线可得知：系统是稳定的，但震荡次数较多。由闭环主导极点
(完整word版)自动控制原理选择题(48学时)有答案要点
自动控制原理选择题（48学时） 1．开环控制方式是按 进行控制的，反馈控制方式是按 进行控制的。 （A ）偏差；给定量 （B ）给定量；偏差 （C ）给定量；扰动 （D ）扰动；给定量 （ B ） 2．自动控制系统的 是系统正常工作的先决条件。 （A ）稳定性 （B ）动态特性 （C ）稳态特性 （D ）精确度 （ A ） 3．系统的微分方程为 222 )()(5)(dt t r d t t r t c ++=,则系统属于 。 （A ）离散系统 （B ）线性定常系统 （C ）线性时变系统 （D ）非线性系统 （ D ） 4．系统的微分方程为)()(8)(6)(3)(2233t r t c dt t dc dt t c d dt t c d =+++,则系统属于 。 （A ）离散系统 （B ）线性定常系统 （C ）线性时变系统 （D ）非线性系统 （ B ） 5．系统的微分方程为()()()()3dc t dr t t c t r t dt dt +=+,则系统属于 。 （A ）离散系统 （B ）线性定常系统 （C ）线性时变系统 （D ）非线性系统 （ C ） 6．系统的微分方程为()()cos 5c t r t t ω=+,则系统属于 。 （A ）离散系统 （B ）线性定常系统 （C ）线性时变系统 （D ）非线性系统 （ D ） 7．系统的微分方程为 ττd r dt t dr t r t c t ?∞-++=)(5)(6 )(3)(,则系统属于 。 （A ）离散系统 （B ）线性定常系统 （C ）线性时变系统 （D ）非线性系统 （ B ） 8．系统的微分方程为 )()(2t r t c =,则系统属于 。 （A ）离散系统 （B ）线性定常系统 （C ）线性时变系统 （D ）非线性系统 （ ） 9. 设某系统的传递函数为：,1 2186)()()(2+++==s s s s R s C s G 则单位阶跃响应的模态有： （A ）t t e e 2,-- （B ）t t te e --, （C ）t e t sin - （D ）t t te e 2,-- （ ） 10. 设某系统的传递函数为：,2 2186)()()(2+++==s s s s R s C s G 则单位阶跃响应的模态有：
天玛综采自动化技术方案
综采工作面自动化系统技术方案 北京天地玛珂电液控制系统有限公司
二零零五年一月
目录 0. 公司介绍 (01) 1. 系统目标 (02) 工作面生产自动化 .......................................... .... ..... 在线监测工作面状态 .............................................. 2. 控制系统结构方 案 (04) 系统网络结构…… 控制网络技术指标 监控子系统……… 3. 系统功能及其实现......................................................... .. (09) 工作面顺槽控制功能……………………………………….. ….……… . … 工作面设备监测控制功能………………………………………………………… 监测内容显示……………………………………………………………………… 控制系统软件功能…………………………………. ………… . …………… 4?系统监测控制数据点........ .?… .............. . ....... . ... 16
0. 公司介绍 北京天地玛珂电液控制系统有限公司是天地科技股份有限公司与德国Marco 系统分析与开发有限公司合资经营的以液压支架电液控制系统的研究开发、生产、销售和相关技术服务为主业的专业自动化公司。 天地科技是煤炭科学研究总院以其部分优良资产为基础发起成立并控股的上市公司，具有四十多年专业从事煤炭科技研发工作的基础、经验、技术储备和人才优势；德国Marco 公司（总部在德国慕尼黑）是专门从事液压支架电液控制系统研发和生产经营的高科技专业公司，具有20多年的历史，是国际市场 3 大液压支架电液控制系统供应商之一，在德国占有80%以上的市场份额，技术水平处于国际领先地位。 天玛公司于2001年7 月注册成立，获得了“高新技术企业证书” ，并通过了 ISO9001：2000 版的质量体系认证。公司位于煤炭科学研究总院内，设有市场部、研发部、生产部、综合部、备件库和维修服务中心。公司现有员工40 多人，其中博士 2 人、硕士9 人、大学本科12 人，这些技术人员具有长期进行煤矿电子自动化、液压技术研究的专业基础和开发经验。 公司装备了进口数控双主轴切削中心、全套进口的专用电缆加工设备和各种机床，具有良好的生产高技术产品的条件。公司拥有装备了高精度“标准源” 、逻辑分析仪、记忆示波器、开发系统等上百台仪器仪表的电气开发实验室和装备了三台乳化液泵、两台液压支架和液压试验台等的液压系统研究试验室，具有科学、规范、完善的检测手段和极好的研究开发、试验条件。 公司的主导产品PM31型液压支架电液控制系统在引进德国Marco公司的成熟技术的基础上，结合我国煤矿的技术条件进行了改进提高，通过采取关键部件引进、逐步提高国产化率、按中国的法规通过“煤安标志”检验（已取得证书）并由中方技术人员进行系统设计配套、技术支持和售后服务等措施，在保证产品质量和服务水平的前提下，最大程度地降低了系统的价格，使得该系统适合在我国的煤矿推广应用。目前，该系统已经有 3 个工作面分别成功应用于兖州矿业集团和开滦矿业集团。 公司还有KS2液压支架快速移架系统、KGJ-B型综采工作面综合监测系统、手动液压支架操作系统、综采工作面喷雾系统等相关技术和产品。 公司将以提供产品、系统设计、设备配套、技术支持、售后服务和工程承包等多种方式，坚持“精益求精，供电液控制系统精品；优质服务，树煤炭行业一流品牌”的质量方针，竭诚为我国煤矿用户服务。
自动控制系统案例分析
北京联合大学 实验报告 课程（项目）名称：过程控制 学院：自动化学院专业：自动化 班级：0910030201 学号：2009100302119 姓名：张松成绩：
2012年11月14日 实验一交通灯控制 一、实验目的 熟练使用基本指令，根据控制要求，掌握PLC的编程方法和程序调试方法，掌握交通灯控制的多种编程方法，掌握顺序控制设计技巧。 二、实验说明 信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，按以下规律显示：按先南北红灯亮，东西绿灯亮的顺序。南北红灯亮维持25秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒；到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。东西红灯亮维持25秒，南北绿灯亮维持20秒，然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮……如此循环，周而复始。如图1、图2所示。 图 1
图 2 三、实验步骤 1．输入输出接线 输入SD 输出R Y G 输出R Y G I0.4 东西Q0.1 Q0.3 Q0.2 南北Q0.0 Q0.5 Q0.4 2.编制程序，打开主机电源编辑程序并将程序下载到主机中。 3.启动并运行程序观察实验现象。 四、参考程序 方法1：顺序功能图法 设计思路：采用中间继电器的方法设计程序。这个设计是典型的起保停电路。
方法2：移位寄存器指令实现顺序控制 移位寄存器位（SHRB）指令将DATA数值移入移位寄存器。S_BIT指定移位寄存器的最低位。N指定移位寄存器的长度和移位方向（移位加=N，移位减=-N）。SHRB指令移出的每个位被放置在溢出内存位（SM1.1）中。该指令由最低位（S_BIT）和由长度（N）指定的位数定义。
综采自动控制系统简介
我国首个煤矿综采无人工作面自动化系统研制成功（图） 文字说明 山西科达自控工程技术有限公司成立于2000年11月，是一家提供煤矿自动化系统整体解决方案、煤矿大型关键设备自动化控制装置及物业式自动化专业服务的高新技术企业主要服务行业有：煤矿自动化和城市公共设施自动化（市政自动化）。 煤矿自动化方面，科达自控一贯以煤矿安全为己任，致力于打造“三无”煤矿为我公司奋斗的目标，“三无”煤矿即煤矿生产无人值守、矿井无线全覆盖、无重大人员伤亡事故。我们认为要彻底改变我国煤矿安全事故频发的状况，除了在政策上加强煤炭资源整合的力度，为煤矿生产创造一个良好的政策环境以外，在煤矿生产方面，实施以无人值守和全矿井无线全覆盖网络系统为核心的技术改造，才能从根本上实现煤矿无人员伤亡重大事故。煤炭作为我国主要能源，它的规模化、集约化生产决定了其对大型设备的依赖较强，其中煤矿生产中的关键设备的自动化水平很大程度上决定了矿山生产的总体效率和安全水平。本公司生产的煤矿井下无人值守提升机自动控制系统、无人值
守大型皮带输送机控制系统、无人值守矿井主扇智能节能控制系统及无人值守矿井水情预警系统等产品都是公司独立研制成功并推向市场，在国内具有领先的技术水平，上述产品已成功应用于“西山煤电”、“晋城煤业”、“潞安环能”、“大同煤业”、“中煤平朔煤业”等大型煤炭企业，并取得良好效果。随着节能减排和数字矿山概念的不断推进，这些产品必将成为市场上的主流产品。本公司除提供上述采掘、运输、提升、排水等煤矿关键设备的单机控制系统之外，还提供全矿井综合自动化平台。 我国大中型煤矿在煤矿生产的大部分关键环节实现了自动化的改造，但是在设备最多，难度最大的采煤环节还是一个空白，采煤环节必须在现场进行人工操作。由我公司研发并负责技术总承包的国内首个煤矿综采无人工作面已在晋煤集团古书院矿运行。该系统负责对200多台设备的进行集中控制，代表了采煤控制的世界先进水平。无人工作面的主要特点如下： 1、在顺槽控制中心，实现工作面的控制υ 2、采煤机自动记忆切割υ 3、液压支架自动定位，推移υ 4、三机自动联动υ 5、皮带系统及泵站的自动控制υ 6、视频监视自动跟踪υ 相关资料：煤矿综采工作面由机械化向自动化的飞跃-----综采无人工作面整体构想与实现 山西科达自控董事长付国军 煤矿是国民经济必不可少的基础性行业，然而它在民众的心目中却是一个管理混乱、技术落后、事故频发的代名词。与国外发达国家的煤矿相比，百万吨死亡率要高出很多。一些重大的恶性事故在国际上极大的破坏了国家形象，也影响了我党的执政能力。提高煤矿的安全水平，减少人员伤亡一直是国家政府，尤其是煤炭大省领导不断努力的大事。我认为一方面要求行业相关领导提高认识水平，加大
2018年自动控制原理期末考试题[附答案解析]
. 2017 年自动控制原理期末考试卷与答案 一、填空题（每空1分，共20分） 1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：稳定性、快速性和准确性。 2、控制系统的输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值称为传递函数。 3、在经典控制理论中，可采用劳斯判据(或：时域分析法)、根轨迹法或奈奎斯特判据( 或：频域分析法 ) 等方法判断线性控制系统稳定性。 4、控制系统的数学模型，取决于系统结构和参数 , 与外作用及初始条件无关。 5、线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为20lg A( ) ( 或： L( ) ) ，横坐标为 lg 。 6、奈奎斯特稳定判据中， Z = P - R，其中 P 是指开环传函中具有正实部的极点的个数，Z是指闭环传函中具有正实部的极点的个数， R 指奈氏曲线逆时针方向包围 (-1, j0 )整圈数。 7、在二阶系统的单位阶跃响应图中，t s定义为调整时间。%是超调量。 A()K K22 8、设系统的开环传递函数为，则其开环幅频特性为(T1 )1(T2 )1，相 s(T1s 1)(T2 s 1) 频特性为()900tg 1(T1 ) tg 1(T2 ) 。 9、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过给定值与反馈量的差值进行的。 10、若某系统的单位脉冲响应为g (t) 10e 0.2 t5e 0.5t，则该系统的传递函数G(s) 为105。 s0.2 s s 0.5s 11、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称 为开环控制系统；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为闭环控制系统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于闭环控制系统。 12、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。 13、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统稳定。判断
2018年自动控制原理期末考试题[附答案解析]
. 2017 年自动控制原理期末考试
卷与答案 一、填空题（每空1分，共20分） 1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：稳定性、快速性和准确性。 2、控制系统的输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值称为传递函数。 3、在经典控制理论中，可采用劳斯判据(或：时域分析法)、根轨迹法或奈奎斯特判据( 或：频域分析 法) 等方法判断线性控制系统稳定性。 4、控制系统的数学模型，取决于系统参数, 与外作用及初始条件无关。和结构 A( )L( )lg) 或：，横坐标为( 、线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为5。20lg
，其中P 是指开环传函中具有正实部的极点的个数，6、奈奎斯特稳定判据中，Z = P - RZ是指闭环 传函中具有正实部的极点的个数，R 指奈氏曲线逆时针方向包围(-1, j0 )整圈数。 定义为调整时间。%是超调量。、在二阶系统的单位阶跃响应图中，7t s K)A(22 (T)1K)，则其开环幅频特性为(T8、设系统的开环传递函数为1，相12 s(Ts 1)(T s 1)21110) (T ) tg (Ttg 。频特性为()9021 9、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过给定值与反馈量的差值进行的。 0.5t0.2 t，则该系统的传递函数G(s) 为、若某系统的单位脉冲响应为10。5e g (t) 10e 510 0.2 sss 0.5s
11、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称 为开环控制系统；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为闭环控制系 统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于闭环控制系统。 、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。12 、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统13稳定。判断 页脚
自动控制原理作业答案解析1-7(考试重点)
红色为重点（2016年考题） 第一章 1-2 仓库大门自动控制系统原理示意图。试说明系统自动控制大门开闭的工作原理，并画出系统方框图。 解当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压，偏差电压经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，将大门向上提起。与此同时，和大门连在一起的电刷也向上移动，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，大门达到开启位置。反之，当合上关门开关时，电动机反转带动绞盘使大门关闭，从而可以实现大门远距离开闭自动控制。系统方框图如下图所示。 1-4 题1-4图为水温控制系统示意图。冷水在热交换器中由通入的蒸汽加热，从而得到一定温度的热水。冷水流量变化用流量计测量。试绘制系统方块图，并说明为了保持热水温度为期望值，系统是如何工作的？系统的被控对象和控制装置各是什么？ 解工作原理：温度传感器不断测量交换器出口处的实际水温，并在温度控制器中与给定温度相比较，若低于给定温度，其偏差值使蒸汽阀门开大，进入热交换器的蒸汽量加大，热水温度升高，直至偏差为零。如果由于某种原因，冷水流量加大，则流量值由流量计测得，通过温度控制器，开大阀门，使蒸汽量增加，提前进行控制，实现按冷水流量进行顺馈补偿，保证热交换器出口的水温不发生大的波动。 其中，热交换器是被控对象，实际热水温度为被控量，给定量（希望温度）在控制器中设定；冷水流量是干扰量。 系统方块图如下图所示。这是一个按干扰补偿的复合控制系统。
1-5图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量及各部件的作用，画出系统方框图。 解加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压Uc的平方成正比，Uc增高，炉温就上升，Uc 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流电动机驱动。炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压Uf。Uf作为系统的反馈电压与给定电压Ur进行比较，得出偏差电压Ue，经电压放大器、功率放大器放大成au后，作为控制电动机的电枢电压。 在正常情况下，炉温等于某个期望值T°C，热电偶的输出电压Uf正好等于给定电压Ur。此时，Ue=Ur-Uf=0，故U1=Ua=0，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使Uc保持一定的数值。这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。 当炉膛温度T°C由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失)，则出现以下的控制过程,控制的结果是使炉膛温度回升，直至T°C的实际值等于期望值为止。 系统中，加热炉是被控对象，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设定的电压ru（表征炉温的希望值）。系统方框图见下图。 注意:方框图中被控对象和被控量放在最右边,检测的是被控量,非被控对象. 第二章 2-2 设机械系统如图2—57所示，其中x i为输入位移，x o为输出位移。试分别列写各系统的微分方程式及传递函数。
自动控制系统分类
1-3自动控制系统的分类 本课程的主要内容是研究按偏差控制的系统。为了更好的了解自动控制系统的特点，介绍一下自动控制系统的分类。分类方法很多，这里主要介绍其中比较重要的几种： 一、按描述系统的微分方程分类 在数学上通常可以用微分方程来描述控制系统的动态特性。按描述系统运动的微分方程可将系统分成两类： 1．线性自动控制系统描述系统运动的微分方程是线性微分方程。如方程的系数为常数，则称为定常线性自动控制系统；相反，如系数不是常数而是时间t的函数，则称为变系数线性自动控制系统。线性系统的特点是可以应用叠加原理，因此数学上较容易处理。 2．非线性自动控制系统描述系统的微分方程是非线性微分方程。非线性系统一般不能应用叠加原理，因此数学上处理比较困难，至今尚没有通用的处理方法。 严格地说，在实践中，理想的线性系统是不存在的，但是如果对于所研究的问题，非线性的影响不很严重时，则可近似地看成线性系统。同样，实际上理想的定常系统也是不存在的，但如果系数变化比较缓慢，也可以近似地看成线性定常系统。 二、按系统中传递信号的性质分类 1．连续系统系统中传递的信号都是时间的连续函数，则称为连续系统。 2．采样系统系统中至少有一处，传递的信号是时间的离散信号，则称为采样系统，或离散系统。 三、按控制信号r(t)的变化规律分类 1．镇定系统() r t为恒值的系统称为镇定系统(图1-2所示系统就是一例)。 2．程序控制系统() r t为事先给定的时间函数的系统称为程序控制系统(图1-11所示系统就是一例)。 3．随动系统() r t为事先未知的时间函数的系统称为随动系统，或跟踪系统，如图1-7所示的位置随动系统及函数记录仪系统。
智能化(自动化)采煤工作面介绍(百度文库上传)
智能化(自动化)采煤工作面介绍 智能化采煤工作面自动化系统主要由液压支架电液控制系统、智能集成供液系统、综采自动化控制系统等组成，可提高煤矿综采自动化水平，改善煤矿开采安全条件，降低煤矿工人的劳动强度、提高生产效率。 一、液压支架电液控制系统 液压支架电液控制系统是对液压支架实施多功能、高效率、自动化控制的成套设备，能够有效提高液压支架的动作速度，减轻工人的劳动强度，确保生产安全。可接入煤矿信息化系统，实现井上下综采设备信息的实时共享和分析，为用户的科学生产管理和决策提供有力保障。 电液控换向阀：是电磁换向阀和液控换向阀的组合，具有200L/min、320L/min、500L/min等多种规格，通过电信号控制乳化液流向的电液转换装置。
控制器：由微处理器、存储器、型式多样的输入输出接口、通信接口等硬件和系统程序、应用程序等软件组成。通过存储并运行程序，指挥液压支架的所有动作，并监测支架的关键姿态和数据。 传感器：感知支架各种姿态和参数，变换成为电信号传递给控制器，以满足支架信息的处理、存储、显示和控制等要求。 二、智能集成供液系统 智能集成供液系统为煤矿用户提供一套完整的综采工作面支架液压系统供液方案，集泵站、电磁卸载、智能控制、变频控制、乳化液自动配比、多级过滤及系统运行状态记录与上传为一体，为综采工作面提供恒压、清洁、配比稳定的
高质量乳化液，是煤矿综采工作面高产、高效、节能环保、长时间稳定工作的值得信赖的后备保障系统。 自动配液站：能够实现乳化液的自动配比和工作面乳化液浓度的自动调节，具有动态调节，浓度配比及调整精确的优点。该系统通过对CONFLOW混合器吸油部分增加电控节流阀来实现配液浓度的调节，控制机构调节精确、具有电气保护系统和机械保护结构，使用最稳定的原装进口机械式的混合器与自动化控制系统相结合，且以最经济可靠的方式实现乳化液配比的自动调节与工作面乳化液系统的浓度调节。 乳化液泵：该产品工作压力40MPa，公称流量630L/min，采用电控、液控双卸荷冗余系统设计且可实现自动切换；三支撑、中分人字齿传动系统，优化曲轴受力状态和提高负载能力；高耐磨陶瓷柱塞及进口盘根密封，摩擦力小、寿命高；模块化设计，便于维修，具有稳定可靠、寿命持久、高效节能及维护方便等优点。
自动控制原理-线性系统的频域分析实验报告
自动调节系统频域分析 班级11081801 学号1108180135 姓名王佳炜 日期2014.1.5
线性系统的频域分析 一、实验目的 1．掌握用MATLAB 语句绘制各种频域曲线。 2．掌握控制系统的频域分析方法。 二、实验内容 1．典型二阶系统 2 2 22)(n n n s s s G ωζωω++= 绘制出6=n ω，1.0=ζ，0.3，0.5，0.8，2的bode 图，记录并分析ζ对系统bode 图的影响。 解: 程序如下: num=[0 0 36];den1=[1 1.2 36];den2=[1 3.6 36]; den3=[1 6 36];den4=[1 9.6 36];den5=[1 24 36]; w=logspace(-2,3,100); bode(num,den1,w) grid hold bode(num,den2,w) bode(num,den3,w) bode(num,den4,w) bode(num,den5,w)
-100-80-60-40-200 20M a g n i t u d e (d B )10 -2 10 -1 10 10 1 10 2 10 3 P h a s e (d e g ) Bode Diagram Frequency (rad/sec) 分析：随着.0=ζ的增大 ,伯德图在穿越频率处的尖峰越明显,此处用渐近线代替时误差越大. 2．系统的开环传递函数为 ) 5)(15(10 )(2 +-= s s s s G ) 106)(15() 1(8)(22++++= s s s s s s G ) 11.0)(105.0)(102.0() 13/(4)(++++= s s s s s s G 绘制系统的Nyquist 曲线、Bode 图，说明系统的稳定性，并通过绘制阶跃响应曲线验证。 解: 程序如下 奈氏曲线: (1) num1=[0,0,10];den1=conv([1,0],conv([1,0],conv([5,-1],[1,5]))); w=logspace(-1,1,100); nyquist(num1,den1,w)
(完整版)自动控制原理知识点总结
@~@ 自动控制原理知识点总结 第一章 1.什么是自动控制？（填空） 自动控制：是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，是被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程。 2.自动控制系统的两种常用控制方式是什么？（填空） 开环控制和闭环控制 3.开环控制和闭环控制的概念？ 开环控制：控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系 特点：开环控制实施起来简单，但抗扰动能力较差，控制精度也不高。 闭环控制：控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系，既有被控量对被控过程的影响。 主要特点：抗扰动能力强，控制精度高，但存在能否正常工作，即稳定与否的问题。 掌握典型闭环控制系统的结构。开环控制和闭环控制各自的优缺点？ （分析题：对一个实际的控制系统，能够参照下图画出其闭环控制方框图。） 4.控制系统的性能指标主要表现在哪三个方面？各自的定义？（填空或判断） （1）、稳定性：系统受到外作用后，其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力 （2）、快速性：通过动态过程时间长短来表征的 e来表征的 （3）、准确性：有输入给定值与输入响应的终值之间的差值 ss 第二章 1.控制系统的数学模型有什么？（填空） 微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性 2.了解微分方程的建立？ （1）、确定系统的输入变量和输入变量 （2）、建立初始微分方程组。即根据各环节所遵循的基本物理规律，分别列写出相应的微分方程，并建立微分方程组 （3）、消除中间变量，将式子标准化。将与输入量有关的项写在方程式等号的右边，与输出量有关的项写在等号的左边 3.传递函数定义和性质？认真理解。（填空或选择）
自动控制原理线性系统的频域分析实验四
武汉工程大学实验报告专业电气自动化班号指导教师 姓名同组者无
M a g n i t u d e (d B ) 10 1010101010P h a s e (d e g )Frequency (rad/sec) 当3.0=ζ时，程序如下： num=[0 0 36];den=[1 3.6 36];w=logspace(-2,3,100);bode(num,den,w) grid M a g n i t u d e (d B ) 10 1010101010P h a s e (d e g )Bode Diagram Frequency (rad/sec) 当5.0=ζ时，程序如下： num=[0 0 36];den=[1 6 36];w=logspace(-2,3,100);bode(num,den,w) grid
M a g n i t u d e (d B ) 10 1010101010P h a s e (d e g )Frequency (rad/sec) 当8.0=ζ时，程序如下： num=[0 0 36];den=[1 9.6 36];w=logspace(-2,3,100);bode(num,den,w) grid M a g n i t u d e (d B ) 10 1010101010P h a s e (d e g ) Bode Diagram Frequency (rad/sec) 当2=ζ时，程序如下： num=[0 0 36];den=[1 24 36];w=logspace(-2,3,100);bode(num,den,w) grid
自动控制系统案例分析资料
学合大北京联 告报实验 制控：目）名称过程课程（项 化：专业院：学自动化学院自动 学：级班20091003021190910030201号： ：张名：姓绩松成 日14 11 年2012 月 制灯控实验一交通 验目的一、实编程方法和程序调试方法，掌握交通灯控制的多PLC 的熟练使用基本指令，根据控制要求，掌握 种编程方法，掌握顺序控制设计技巧。二、实验说明南按以下规律显示：按先关控制，当启动开关接通时，信号灯系统信号灯受一个启动开开始工作， 20 秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持北红灯亮，东西绿灯亮的顺序。南北红灯亮维持 25 到秒。，东西黄灯亮，并维持 2 秒；到 20 秒时，东西绿灯闪亮，闪亮 3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时北绿秒，南，
绿灯亮。东西红灯亮维持 25 2 秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭东西绿秒后熄灭，这时南北红灯亮，23 秒后熄灭。同时南北黄灯亮，维持灯亮维持 20秒，然后闪亮 。所示……如此循环，周而复始。如图1、图2灯亮 1图 2图三、实验步骤 1． ．输入输出接线1 G输出R Y G RSD输入输出YQ0.4I0.4东西Q0.1Q0.0Q0.3Q0.5Q0.2南北 2.编制程序，打开主机电源编辑程序并将程序下载到主机中。 3.启动并运行程序观察实验现象。 四、参考程序 方法 1：顺序功能图法 设计思路：采用中间继电器的方法设计程序。这个设计是典型的起保停电路。
2．
：移位寄存器指令实现顺序控制方法 2指指定移位寄存器的最低位。N 数值移入移位寄存器。）指令将移位寄存器位（SHRB DATA S_BIT 在溢出内存，移位减N=-N）。SHRB指令移出的每个位被放置=定移位寄存器的长度和移位方向（移位加）指定的位数定义。）和由长度（）中。该指令由最低位（位（SM1.1S_BITN 3．
自动控制的系统作业本
作业本 姓名： 班级： 10电本 科目：自动控制系统 黑龙江煤炭职业技术学院成人教育系
作业1 一、简答题 1、过程控制系统按其基本结构形式可分为几类?其中闭环系统中按设定值的不同形式又可分为几种? 答： 2、试述热电阻测温原理，常用热电阻的种类有哪些？ R各为多少？ 答： 3、试述过程控制系统中常用的控制规律及其特点。 答： 4、下图为异步电动机矢量变换与电流解耦数学模型，A，B分别为坐标变换模块，请指出它们分别表示什么变换？（8分）这些变换的等效原则是什么（2分）？
二、分析与计算题 1如下图，转速、电流双闭环调速系统中，ASR 、ACR 均采用PI 调节器。已知参数：电动机：KW P N 7.3=， V U N 220=，A I N 20=，min /1000r n N =，电枢回路总电阻Ω=5.1R ，设V U U im nm 10* * ==，电枢回路最大电流 为 A I dm 30=，电力电子变换器的放大系数40=s K 。 试求： （1） 电流反馈系数β和转速反馈系数α；（5分） （2） 突增负载后又进入稳定运行状态，则ACR 的输出 电压c U 、变流装置输 出电压d U ，电动机转速n ，较之负载变化前是增加、减 少，还是不变？为什么？（5分） （3） 如果速度给定* n U 不变时，要改变系统的转速， 可调节什么参数？（5分） （4） 若要改变系统起动电流应调节什 么参数？此时，设 *n U 为正电压信号，在右图ASR 中应调节中 哪个电位器？（5分） （5） 当电动机在最高转速发生堵转时 的c i i d U U U U ,,,* 值；（10分）
自动控制原理实验六线性系统的频域分析
实验六 线性系统的频域分析 一. 实验目的 （1）熟练掌握使用MA TLAB 命令绘制控制系统Nyquist 图的方法； （2）能够分析控制系统Nyquist 图的基本规律； （3）加深理解控制系统乃奎斯特稳定性判据的实际应用； （4）学会利用奈氏图设计控制系统； （5）熟练掌握运用MA TLAB 命令绘制控制系统伯德图的方法； （6）了解系统伯德图的一般规律及其频域指标的获取方法； （7）熟练掌握运用伯德图分析控制系统稳定性的方法； （8）设计超前校正环节并绘制Bode 图； （9）设计滞后校正环节并绘制Bode 图。 二. 实验原理及内容 1、频率特性函数)(ωj G 。 频率特性函数为： n n n n m m m m a j a j a j a b j b j b j b jw G ++???++++???++= ---)()()()()()()(1101110ωωωωωω 由下面的MATLAB 语句可直接求出G(jw)。 i=sqrt(-1) % 求取-1的平方根 GW=polyval(num ，i*w)./polyval(den ，i*w) 2、用MATLAB 作奈魁斯特图。 控制系统工具箱中提供了一个MA TLAB 函数nyquist( )，该函数可以用来直接求解Nyquist 阵列或绘制奈氏图。当命令中不包含左端返回变量时，nyquist （）函数仅在屏幕上产生奈氏图，命令调用格式为： nyquist(num,den) ; 作Nyquist 图， nyquist(num,den,w); 作开环系统的奈氏曲线， 3、奈奎斯特稳定性判据（又称奈氏判据） 反馈控制系统稳定的充分必要条件是当ω从-∞变到∞时，开环系统的奈氏曲线不穿过点（-1，j0）且逆时针包围临界点（-1，j0）点的圈数R 等于开环传递函数的正实部极点数。 4、用MATLAB 作伯德图 控制系统工具箱里提供的bode()函数可以直接求取、绘制给定线性系统的伯德图。 命令的调用格式为： [mag,phase,w]=bode(num,den) [mag,phase,w]=bode(num,den,w) 由于伯德图是半对数坐标图且幅频图和相频图要同时在一个绘图窗口中绘制，因此，要用到半对数坐标绘图函数和子图命令。 （1） 对数坐标绘图函数 利用工作空间中的向量x ，y 绘图，要调用plot 函数，若要绘制对数或半对数坐标图，只需要用相应函数名取代plot 即可，其余参数应用与plot 完全一致。 （2） 子图命令
自动控制原理常用名词解释知识分享
自动控制原理常用名 词解释
词汇 第一章 自动控制 ( Automatic Control) ：是指在没有人直接参与的条件下，利用控制装置使被控对象的某些物理量（或状态）自动地按照预定的规律去运行。 开环控制 ( open loop control )：开环控制是最简单的一种控制方式。它的特点是，按照控制信息传递的路径，控制量与被控制量之间只有前向通路而没有反馈通路。也就是说，控制作用的传递路径不是闭合的，故称为开环。 闭环控制 ( closed loop control) ：凡是将系统的输出量反送至输入端，对系统的控制作用产生直接的影响，都称为闭环控制系统或反馈控制 Feedback Control 系统。这种自成循环的控制作用，使信息的传递路径形成了一个闭合的环路，故称为闭环。 复合控制 ( compound control ）：是开、闭环控制相结合的一种控制方式。 被控对象：指需要给以控制的机器、设备或生产过程。被控对象是控制系统的主体，例如火箭、锅炉、机器人、电冰箱等。控制装置则指对被控对象起控制作用的设备总体，有测量变换部件、放大部件和执行装置。 被控量 (controlled variable ) ：指被控对象中要求保持给定值、要按给定规律变化的物理量。被控量又称输出量、输出信号。 给定值 (set value ) ：是作用于自动控制系统的输入端并作为控制依据的物理量。给定值又称输入信号、输入指令、参考输入。 干扰 (disturbance) ：除给定值之外，凡能引起被控量变化的因素，都是干扰。干扰又称扰动。 第二章 数学模型 (mathematical model) ：是描述系统内部物理量（或变量）之间动态关系的数学表达式。 传递函数 ( transfer function) ：线性定常系统在零初始条件下，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比，称为传递函数。 零点极点 (z ero and pole) ：分子多项式的零点（分子多项式的根）称为传递函数的零点；分母多项式的零点（分母多项式的根）称为传递函数的极点。 状态空间表达式 (state space model) ：由状态方程与输出方程组成，状态方程是各状态变量的一阶导数与状态、输入之间的一阶微分方程组。输出方程是系统输出与状态、输入之间的关系方程。 结构图 (block diagram) ：将传递函数与第一章介绍的定性描述系统的方框图结合起来，就产生了一种描述系统动态性能及数学结构的方框图，称之为系统的动态结构图。 信号流图 (signal flow diagram) ：是表示复杂控制系统中变量间相互关系的另一种图解法，由节点和支路组成。 梅逊公式 (Mason's gain formula) ：利用梅逊增益公式，可以直接得到系统输出量与输入变量之间的传递函数。 第三章 时域 (time domain) ：一种数学域，与频域相区别，用时间 t 和时间响应来描述系统。 一阶系统 ( first order system) ：控制系统的运动方程为一阶微分方程，称为一阶系统。 二阶系统 ( s econd order system) ：控制系统的运动方程为二阶微分方程，称为二阶系统。 单位阶跃响应 ( unit step response) ：系统在零状态条件下，在单位阶跃信号作用下的响应称单位阶跃响应。 阻尼比ζ (damping ratio) ：与二阶系统的特征根在 S 平面上的位置密切相关，不同阻尼比对应系统不同的运动规律。 性能指标 (performance index) ：系统性能的定量度量。 上升时间 (rise time)t r ：响应从终值 10% 上升到终值 90% 所需时间；对有振荡系统亦可定义为响应从零第一次上升到终值所需时间。上升时间是响应速度的度量。 峰值时间 (peak time)t p ：响应超过其终值到达第一个峰值所需时间。 调节时间 (response time) t s ：响应到达并保持在终值内所需时间
综采工作面集中控制系统
综采工作面综合自动化系统技术规格书 一、控制设备： 1、主控系统 2、顺槽皮带子系统 3、乳化液泵站子系统 4、喷雾泵站子系统 5、VOITH软启动设备子系统 6、工作面三机（转载机、破碎机、刮板运输机）子系统 7、视频监控子系统 二、通讯连接 综采工作面综合自动化系统包括： ●三机通讯控制子系统 ●顺槽胶带机通讯控制子系统 ●泵站控制系统 ●工作面供电系统 ●采煤机控制系统（采煤机系统和支架电液控系统进行通讯，采煤机的数据信息 由支架电液控系统传给主控制器） ●液压支架自动控制系统 各子系统网络连接结构如图 综采工作面集成系统图 三、各系统通讯功能 1、由中央控制器对各个子系统进行信息检测、控制、显示、报警、上传等功能。 2、采煤机控制系统与液压支架控制系统之间进行通讯。 采煤机控制系统和液压支架控制系统两个子系统的全部数据经液压支架控制系统通过光缆汇报给地面监控系统，实现地面采煤机和液压支架联动控制的远程操作。 3、液压支架控制系统同中央控制器之间的通讯。 液压控制系统与中央控制器之间通过协议连接，支架控制系统将采煤机位置及支架控制系统的主要技术数据传给中央控制器，通过中央控制器上传地面。 4、供电系统和中央控制器之间的通讯
监控设备为：采煤机开关、运输机开关、破碎机开关、转载机开关、喷雾泵开关、乳化泵开关、皮带机CST。 5、泵站和中央控制器之间的通讯。 泵站子系统控制器带有监控接口与中央控制器进行连接直接通讯。 四、工作面主要设备规格型号、数量见下表： 1、综采工作面供电系统。 （1）监控设备 负荷开关：采煤机开关、运输机开关、破碎机开关、转载机开关、喷雾泵开关、乳化泵开关。 变压器： 3150KVA/10KV/3.6KV 2台、1600KVA/10KV/1.2KV 1台。 （2）综合自动系统能调用各个组合开关的运行参数、整定参数、故障参数；并能对供电系统实现远距离控制，具有与工作面设备综合自动化系统的其他子系统的联网功能。 2、采煤机控制系统
自动控制系统主要有哪些环节组成
1.自动控制系统主要有哪些环节组成？各环节的作用是什么？ a测量变送器：测量被控变量，并将其转化为标准，统一的输出信号。b控制器：接收变送器送来的信号，和希望保持的给定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用标准，统一的信号发送出去。 c执行器：自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度。 d被控对象：控制装备所控制的生产设备。 2.被控变量：需要控制器工艺参数的设备或装置； 被控变量：工艺上希望保持稳定的变量； 操作变量：克服其他干扰对被控变量的影响，实现控制作用的变量。给定值：工艺上希望保持的被控变量的数值； 干扰变量：造成被控变量波动的变量。 3.自动控制系统按信号的传递路径分：闭环控制系统，开环~（控制系统的输出端和输入端不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用不发生影响的系统），复合~ 4.按给定值的不同分：定值控制系统，随动控制系统（随机变化），程序控制系统（给定值按预先设定好的规律变化） 5.自动控制系统的基本要求： 稳定性：保证控制系统正常工作的必要条件 快速性：反应系统在控制过程中的性能 准确性：衡量系统稳态精度的指标，反映了动态过程后期的性能。提高动态过程的快速性，可能会引起系统的剧烈振荡；改善系统的平稳性，控制进程又可能很迟缓，甚至使系统稳态精度变差。 6.控制系统的静态：被控变量不随时间而变化的平衡状态。 7.自动系统的控过渡过程及其形式 控制系统在动态过程中，被控变量从一个稳态到达另一个稳态随时间变化的过程称为~ 形式：非周期衰减过程，衰减振荡过程， 等幅振荡过程，发散振荡过程 8.衰减振荡过渡过程的性能指标
衰减比：表振荡过程中的衰减程度，衡量过渡过程稳定性的动态指标。（以新稳态值为标准计算） 最大偏差：被控变量偏离给定值的最大值 余差：系统的最终稳态误差，终了时，被控变量达到的新稳态值和设定值之差。 调节时间:从过渡过程开始到结束所需的时间 振荡周期：曲线从第一个波峰到同一方向第二个波峰之间的时间 9.对象的数学模型：用数学的方法来描述对象输入量和输出量之间的关系，这种对象特性的数学描述叫~ 动态数学模型：表示输出变量和输入变量之间随时间而变化的动态关系的数字描述 10.描述对象特性的参数 放大系数K：数值上等于对象重新稳定后的输出变化量和输入变化量之比。意义:若有一定的输入变化量Q1通过对象就被放大了K倍变为输出变量h。K越大，输入变量有一定变化时，对输出量的影响越大。描述了静态性质 时间常数T：当对象受到阶跃输入作用后，被控变量达到新的稳态值的63.2%所需的时间，就是T，意义：被控变量受到阶跃作用后，被控变量如果保持初始速度变化，达到新的稳态值所需的时间。 T越大，表对象受干扰后，被控变量变化的越慢，到达新的稳态值所需的时间越长。动态特性 滞后时间：对象在受到输入作用后，被控变量不能立即而迅速的变化，要经过一段纯滞后时间以后，才开始等量地反应原无滞后时的输出量的变化~ 动态特性 11.测量范围：指仪表按规定的精度进行测量的被测量值得范围。 绝对误差=X-X0=测量-标准 引用误差=（绝对误差/量程）*100% 最大引用误差=（最大绝对误差/量程）*100%=+-A% 允许误差（允许最大引用误差） 灵敏度S：表示仪表对被测变量变化的灵敏程度=输出的变化量/输入