8 自动控制电路解读
自动控制系统第八版课件
描述系统对不同频率正弦信号的放大倍数和相位移动情况。
频率特性的表示方法
极坐标图、对数坐标图（Bode图）等。
06
自动控制系统的校正与设 计
系统校正的基本概念
校正的定义
通过改变系统的结构或参数，使系统的性能得到 改善的过程。
校正的目的
提高系统的稳定性、快速性、准确性和抗干扰能 力。
脉冲响应的求解与性质
单位脉冲输入下系统的输出响应，可以通过差分方 程的求解得到，脉冲响应具有线性性、时不变性和 因果性等性质。
卷积的性质与应用
卷积是求解线性时不变系统输出响应的重要 方法，具有交换律、分配律和结合律等性质 ，可以简化计算过程。
Z变换与离散系统分析
Z变换的定义与性质
Z变换是离散时间信号与系统分析的重要工具，可以将差 分方程转换为代数方程进行求解，具有线性性、时移性、 频移性和卷积性等性质。
02
线性连续系统分析
线性连续系统的数学模型
微分方程
描述系统动态特性的数学工具， 通过求解微分方程可以得到系统 的输出响应。
传递函数
在零初始条件下，系统输出量的 拉普拉斯变换与输入量的拉普拉 斯变换之比，反映了系统的动态 特性。
状态空间表达式
以状态变量为基础，描述系统动 态特性的数学模型，适用于多输 入多输出系统。
脉冲响应与卷积
系统在单位脉冲输入下的输出响应，用于描述系统的动态特性，卷 积可用于求解任意输入下的输出响应。
传递函数与零极点
传递函数是离散系统数学模型在复数域中的表示，零点和极点是传递 函数的重要特征，决定了系统的稳定性和频率响应。
差分方程与脉冲响应
差分方程的建立与求解
根据物理系统的动态特性建立差分方程，通 过求解差分方程可以得到系统的输出响应。
自动控制系统第八版课件共61页文档
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机床电气控制技模块八自动控制基础
机电专业
教材《数控机床电气控制 》
授课教师：杨旭丽 QQ：515530001
本课程教学手段
教师为辅 以职业为核心
学生为主 以行动为导向
康大机电工程系自动化教研室
课程定位
课程培养目标
专业能力
方法能力
社会能力
数控机床维修安全操作能力 数控机床电气线路试验能力 电气元件的识别能力 典型机床电气线路分析能力 典型数控装置应用能力 数控机床的维修管理能力 数控机床驱动装置分析能力 CA6140车床故障排除能力 具备自动控制系统分析能力
机床主传动系统的D 取2～4，机床进给系统的D取5～200，轧钢机D为10 左右，造纸机的D 取3～20，重型和精密机床要求调速范围更宽。最高转速 受系统机械强度的限制，生产机械对静差度要求影响着最低转速的大小。
在满足静差度要求的前提下，电动机的调速范围是
通常nmax 由电动机铭牌确定，sＬ等于或小于生产机械要求的静差度。
三、自动控制系统的性能要求及技术指标－（9）
（３） 调整时间（或称过渡过程时间）tｓ 系统输出响应xo(t)与稳态值xo(∞)之间的误差达到规定的允许范围（ ±2％或 ±5％），且以后不再超出此范围的最短时间。tｓ越小，表示系统动态响应过 程越短，系统快速性越好。
三、自动控制系统的性能要求及技术指标－（10）
……
获取信息的能力 资料收集整理能力 制定、实施工作计划的能力 工艺文件理解能力 工作交接能力 检查、判断能力 理论知识的运用能力 独立分析的能力
……
沟通协调能力 团队协作能力 语言表达能力 安全与自我保护能力 基层生产组织能力 责任心与职业道德
……
康大机电工程系自动化教研室
主要内容
自动控制原理08J-9 46页PPT文档
(a)
图3-23
(b)
28
解 对于系统(b)，其闭环传递函数为
C R ((s s))G B(s)s2(1K KtK )sK
与典型二阶系统相比较，有 n K
已知 Mp=16.4% tp=1.14s
令
Mpex p
1210% 01.6 4%
求得 0.5
3.3.5 零、极点对二阶系统动态性能的影响
典型二阶系统 闭环传递函数：
C(s) R(s)
s2
n2 2nsn2
讨论：增加闭环零点、闭环极点对原二阶系统 的影响.
1
1. 具有零点的二阶系统的动态特性分析
设系统的传递函数为：
2
• 将系统的结构图等效成下图所示的结构
3
由等效方框图得： 逆拉氏反变换为：
30
练习题
证明: 当 k d
斜坡输入.
2 n
时, 下面系统可以无误差的跟踪单位
R (s)
1kds +
_
n2 s(s2 n)
C (s)
31
解: 根据系统结构图可得系统传递函数为：
(s)C R((ss))s2 n 22(1 nT sds)n 2
（系统阻尼比不变、增加了一闭环零点） 系统等效结构图为：
>> t=0:0.2:10; >> zeta=[0 0.2 0.4 0.6 0.8 1]; >> for n=1:6; >> num=[0 0 1]; >> den=[1 2*zeta(n) 1]; >> [y(1:51,n),x,t]=step(num,den,t); >> end
801 控制原理-概述说明以及解释
801 控制原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述控制原理是指通过对系统进行调控、监测和指导来实现预期目标的理论和方法。
它是现代自动化领域的重要组成部分，对于改善生产、提高效率、增强安全性等方面具有重要意义。
在控制原理中，最基本的概念是系统。
系统是指由若干个组成部分相互连接而形成的整体，可以是物理系统，也可以是信息系统或者其他形式的系统。
系统中的各个组成部分相互作用，相互影响，通过对系统的输入和输出进行控制，可以实现对系统状态的调节。
控制原理的目标就是通过对系统进行控制，使得系统的输出能够按照预期目标进行调节和变化。
控制原理主要涉及三个要素：输入、输出和反馈。
输入是指进入系统的信号或能量，输出是指从系统中得到的结果或响应。
反馈是指将系统的输出再次输入到系统中进行比较和修正的过程，可以用来实现对系统的闭环控制。
控制原理可以应用于各个领域和行业，例如工业生产中的自动化控制，交通运输中的车辆控制，电力系统中的电力调度等。
通过对系统进行控制，可以提高系统的稳定性、准确性和可靠性，从而实现对系统的优化和改进。
总之，控制原理是现代科学技术的重要基础，它对于提高生产效率、优化资源利用、提高系统稳定性等方面具有重要作用。
本文将对控制原理的概述和应用进行详细介绍，以期能够帮助读者更好地理解和应用控制原理。
1.2 文章结构文章结构部分主要是对整篇文章的组织和安排进行说明，以帮助读者理解文章的内容和逻辑结构。
本文的结构分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分包括概述、文章结构和目的三个小节。
概述部分将简要介绍控制原理的重要性和应用范围，引起读者的兴趣。
文章结构部分则是本文的重点，将详细介绍整个文章的结构和每个部分的主要内容。
目的部分则是说明本文撰写的目的和意义，以引导读者对文章内容的关注。
正文部分包括控制原理概述和控制原理应用两个小节。
控制原理概述部分将对控制原理进行简要介绍，包括定义、分类、基本原理等内容，为读者建立起对控制原理的基本概念。
自动控制原理知识点总结
自动控制原理知识点总结自动控制原理是现代工程领域非常重要的一门学科，它关注的是如何利用各种技术手段来实现对系统的自动化控制。
在这篇文章中，我将对自动控制原理的一些关键知识点进行总结，以帮助读者更好地理解和掌握这门学科。
一、基本概念自动控制系统是由被控对象、传感器、执行器和控制器组成的一种系统，其目标是使被控对象按照期望的方式运行。
被控对象可以是各种物理系统，如机械系统、电气系统等。
传感器用于测量被控对象的状态，执行器用于对被控对象施加控制力，而控制器则根据传感器的反馈信号和期望的输出信号来决定执行器的动作。
二、控制系统的基本组成控制系统由三个主要组成部分构成：测量部分、决策部分和执行部分。
测量部分包括传感器和信号调理电路，用于测量被控对象的状态和输出信号。
决策部分包括控制器，其根据测量信号和期望输出信号进行计算，并生成控制命令。
执行部分由执行器组成，负责根据控制命令对被控对象进行控制。
三、控制系统的稳定性控制系统的稳定性是指在一定的工作条件下，系统的输出能够保持在期望范围内，不发生不可接受的偏离。
稳定性是控制系统设计中最重要的要求之一。
常见的稳定性分析方法包括输入-输出稳定性分析和李雅普诺夫稳定性分析。
四、反馈控制系统反馈控制系统是一种常用的自动控制系统，其控制器的输出信号是根据传感器的反馈信号和期望输出信号进行计算的。
反馈控制系统能够根据实际输出来调整控制命令，以实现系统的稳定性和准确性。
常见的反馈控制算法包括比例控制、积分控制和微分控制。
五、开环控制系统与反馈控制系统相对应的是开环控制系统，其控制器的输出信号只是根据期望输出信号进行计算的，没有考虑传感器的反馈信息。
开环控制系统的控制效果受到系统参数变化和外部扰动的影响较大，容易导致系统的稳定性和准确性下降。
六、PID控制器PID控制器是一种常用的控制器类型，其由比例控制、积分控制和微分控制三部分组成。
比例控制部分根据控制误差的大小进行调整；积分控制部分根据控制误差的累积值进行调整；微分控制部分根据控制误差的变化率进行调整。
自动控制系统第八版课件
成都信息工程学院控制工程系
第一章 控制系统导论
例1.12.恒温箱自动控制系统（续）机
减速器
调压器
恒温箱
恒温箱 温度
热电偶
恒温箱自动控制系统方块图
25
成都信息工程学院控制工程系
第一章 控制系统导论
控制系统的工作过程： 检测输出量（被控制量）的实际值； 将输出量的实际值与给定值（输入量 ）进行比较得出偏差； 用偏差值产生控制调节作用去消除偏 差，使得输出量维持期望的输出。
2
成都信息工程学院控制工程系
自动控制原理
本课程性质:专业基础课
考核方式: 闭卷考试 成绩评定方法：
考试占70%，其它占30%(课堂纪律及作业等）
成都信息工程学院控制工程系
3
自动控制原理
课程的主要内容及学时分配
• • • • • • • 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 控制系统导论 6 控制系统的数学模型 8 线性系统的时域分析法 10 线性系统的根轨迹分析法 6 线性系统的频域分析法 10 反馈控制系统的设计 8 数字控制系统的分析与设计 8
自动控制原理
主要教学参考书：
• 胡寿松主编的《自动控制原理》(第五版) • 李友善主编 《自动控制原理》机械工业出版社
• 黄忠霖编著 《控制系统MATLAB计算及仿真》 国防工业出版社 • 胡寿松主编 《自动控制原理习题集》（第2版） 科学出版社 • 刘坤主编 《MATLAB自动控制原理习题精解》 国防工业出版社
矿井掘井、核电站检查消防、救火、无人侦察机、 导弹（无人） 完成人无法完成的工作 管道机器人、水下6000米机器人
16
成都信息工程学院控制工程系
第一章 控制系统导论
2011一汽马自达8控制系统电路图
汽车技师帮技术资料——2011 一汽马自达 8 控制系统电路图
汽车技师帮技术资料——2011 一汽马自达 8 控制系统电路图
汽车技师帮技术资料——2011 一汽马自达 8 控制系统电路图
汽车技师帮技术资料——2011 一汽马自达 8 控制系统电路图
汽车技师帮技术资料——2011 一汽马自达 8 控制系统电路图
汽车技师帮技术资料——2011 一汽马自达 8 控制系统电路图
汽车技师帮技术资料——2011 一汽马自达 8 控制系统电路图
汽车技师帮技术资料——2011 一汽马自达 8 控制系统电路图
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第 8章 反馈控制电路
反馈控制电路分类 ： 自动增益控制 (Automatic Gain Control，简称AGC)电路
合 自动频率控制 (Automatic Frequency Control，简称AFC)电路 肥 工 自动相位控制 (Automatie Phase Control，简称APC)电路 业 自动相位控制电路又称为锁相环路(Phase Locked 大 学 Loop，简称PLL)，是应用最广的一种反馈控制电路。
延迟式AGC
O
Uimmin
Uim
EXIT
通信电子线路
8.1 自动增益控制电路
四、增益控制电路 1. 控制晶体管发射极电流实现增益控制
Au gm
gm ＝ IE / 26
+VCC
合 肥 工 业 大 学
V
当信号电压↑
u0
IE u0
– UC
UC
Ube
Au
gm
通常将控制电压加至 基极或发射极。 EXIT
一有输入信号，AGC就起控制作用，对接收弱信号不利
EXIT
通信电子线路
8.1 自动增益控制电路
三、AGC的应用 2. 具有延迟式AGC的调幅接收机 高频 放大器 混频器 中频 放大器 中频 放大器 低频 信号
检波器 UR
合 肥 工 业 大 学
控 制 特 性
Uom
无AGC
AGC AGC 检波器 电压
EXIT
通信电子线路
第 8章 反馈控制电路
自动增益控制电路
合 肥 工 业 大 学
自动频率控制电路
自动相位控制电路（锁相环）
锁相环的应用
EXIT
通信电子线路
8.1 自动增益控制电路
8.1 自动增益控制电路
一、自动增益控制电路（AGC）的作用 自动增益控制电路（AGC）又称自动电平(振幅)控制电路， 它能根据输入信号电平的大小调整系统的增益，维持整机 输出电平的恒定。
EXIT
通信电子线路
8.3 锁相环路
8.3.1
ui(t)
锁相环的基本组成
uc(t)
鉴相器 ud(t) 环路 滤波器 PD LF
uo(t)
压控 振荡器 VCO
uo(t)
合 鉴相器（相位比较器PD ）：将输入参考信号的相位和压控 肥 振荡器（VCO）的输出信号的相位比较，输出反映ui、 uo相 工 位误差的电压 ud(t)。 业 大 环路滤波器（低通滤波器LF ）：滤去误差信号中的高频分量 学 和噪声，得到一控制电压u (t)
通信电子线路
8.2 自动频率控制电路
8.2 自动频率控制电路
一、自动频率控制电路（AFC）的作用 自动频率控制电路用于维持工作频率的稳定。 二、自动频率控制电路（AFC）的组成和工作原理
反馈控制器 控制对象
合 UC 压控振荡器 肥 标准频率 频率 uD(t) LPF 工 VCO 比较器 fr 业 大 fo 学 当 fr = fo时， uD(t) = 0 ，fo不变
混频器
fr
晶体 振荡器
合 肥 工 业 大 学
鉴频器的中心频率调整在（ fr － fc ）上。当调频 振荡器的中心频率发生漂移时，混频器输出的频差也 跟随变化，使鉴频器输出电压发生变化。经窄带LPF 滤除调整频率分量后，将反映调频波中心频率漂移的 缓变电压，加至调频振荡器上，使其中心频率漂移减 小。由于fr 稳定度很高，因此可提高中心频率稳定度。 EXIT
合 二、自动增益控制电路（AGC）的组成和工作原理 肥 控制对象 工 业 大 学 （参考电平）
反馈控制器
EXIT
通信电子线路
8.1 自动增益控制电路
自动振幅控制电路的被控量是电压振幅，被控制对象是可控增益放 大器。在反馈控制器中必须进行振幅比较，利用误差量去对输出振 幅进行调整。 放大器的输入量 u （不是控制环路的输入量）与输出量 uo 的关系是： i
输出
fo
当 fr ≠ fo时，uD(t) （ fo – fr )→Uc→ fo 或
经若干调节周期，环路最后锁定在 ( f r f ) 上， 这个 f 称为剩余频率误差，简称剩余频差。 EXIT
通信电子线路
8.2 自动频率控制电路
AFC的缺点： 有剩余频差 f 。 三、自动频率控制电路（AFC）的应用举例
u0 A2 (ue )ui
A2 (ue ) 是可控增益放大器在误差电压 ue 控制下的放大倍数。
工作原理：放大器输出的交流信号经振幅检波器变换成直流信号， 通过直流放大器的放大，在比较器中与参考电平UR相比较而产生 一个直流误差控制电压Ue。当输入电压ui的幅度增大而使输出电压 uo幅度增加时，通过反馈控制器产生一控制电压Ue使Av减小，迫 使Uo幅度的增大受到限制，同理，当ui幅度减小时，将会使Av增 大，迫使Uo幅度的减小受到限制。可见，通过环路不断地循环反 馈控制作用，可使输入信号ui在很大范围内变化时，保持输出电压 幅度恒定或仅在很小的范围内变化。
自动频率控制电路广泛用作接收机和发射机中的自动频率微 调电路和调频接收机中的解调电路等。
合 1. 调幅接收机中的AFC系统 肥 工 业 大 学
EXIT
通信电子线路
8.2 自动频率控制电路
2. 具有AFC的调频发射机框图
调制信号
uΩ
调频 振荡器 窄带 低通
缓冲 放大器 限幅 鉴频器
调频信号输出 fc
通信电子线路
第 8章 反Βιβλιοθήκη 控制电路反馈控制电路是一种自动调节系统，其作用：是通过环路 自身的调节，使输入与输出间保持某种预定的关系。 反馈控制电路的组成：
合 肥 工 业 大 学
XR
为系统的输入量，X 0 为系统的输出量，
它们之间应满足所要求的确定关系：X 0 g ( X R )
EXIT
通信电子线路
合 肥 工 业 大 学
EXIT
通信电子线路
8.1 自动增益控制电路
三、AGC的应用 （是高性能接收机的重要辅助电路）
1. 具有简单AGC的调幅接收机
可控增益放大器 高频 放大器 中频 放大器 UC AGC 电压 简单AGC 缺点： 反馈控制器 检波器 R C LPF 低频 输出
混频器
合 肥 工 业 大 学
通信电子线路
8.3 锁相环路
8.3 锁相环路
锁相环路（Phase locked loop缩写PLL）：是一种自动相 位控制电路，其作用是实现环路输出信号与输入信号之间 无误差的频率跟踪，仅存在某一固定的相位差。 （可以锁定相位，消除频率误差）
合 肥 工 业 大 学
通信 电视 PLL电路广泛应用于 遥测遥成 频率合成 精密测量