自控原理0910A
自控原理

自动控制原理:自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。
它的发展初期,是以反馈理论为基础的自动调节原理,主要用于工业控制。
二战期间为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪、火炮定位系统、雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用设备,进一步促进并完善了自动控制理论的发展。
应时而生:20世纪60年代初期,随着现代应用数学新成果的推出和电子计算机的应用,为适应宇航技术的发展,自动控制理论跨入了一个新的阶段——现代控制理论。
它主要研究具有高性能、高精度的多变量变参数的最优控制问题,主要采用的方法是以状态为基础的状态空间法。
目前,自动控制理论还在继续发展,正向以控制论、信息论、仿生学、人工智能为基础的智能控制理论深入。
控制系统:自动控制系统为了实现各种复杂的控制任务,首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来,组成一个有机的整体,这就是自动控制系统。
在自动控制系统中,被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量,它可以要求保持为某一恒定值,例如温度、压力或飞行轨迹等;而控制装置则是对被控对象施加控制作用的相关机构的总体,它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制,但最基本的一种是基于反馈控制原理的反馈控制系统。
反馈控制系统在反馈控制系统中,控制装置对被控装置施加的控制作用,是取自被控量的反馈信息,用来不断修正被控量和控制量之间的偏差从而实现对被控量进行控制的任务,这就是反馈控制的原理。
下面是一个标准的反馈模型:开方:公式:X(n+1)=Xn+(A/Xn^2-Xn)1/3设A=5,开3次方5介于1^3至2^3之间(1的3次方=1,2的3次方=8)X_0可以取1.1,1.2,1.3,1.4,1.5,1.6,1.7,1.8,1.9,2.0都可以。
例如我们取2.0。
按照公式:第一步:X1={2.0+[5/(2.0^2-2.0)]1/3=1.7}。
即5/2×2=1.25,1.25-2=-0.75,-0.75×1/3=-0.25,输入值大于输出值,负反馈2-0.25=1.75,取2位数字,即1.7。
《自动控制原 》课件

信号流图
总结词
表示信号传递和处理的图形表示
详细描述
信号流图是表示信号传递和处理的图形,通过信号流图可以分析系统的动态特性和稳定 性,以及各组成部分之间的相互影响。
03
自动控制系统分析方法
时域分析法
总结词
通过建立和解决自动控制系统的微分方 程来分析系统的动态性能。
VS
详细描述
时域分析法是一种直接的方法,通过建立 系统的微分方程来描述系统的动态行为, 并求解该方程以获得系统的响应。这种方 法可以提供关于系统性能的详细信息,如 超调量、调节时间、稳态误差等。
有卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波等。
05
自动控制系统应用实例
总结词
温度控制系统是自动控制系统中常 见的一种,主要用于工业和家庭中 需要对温度进行精确控制的场合。
详细描述
温度控制系统通过温度传感器检测温度,并 将温度信号转换为电信号,控制器根据设定 值与实际值的偏差进行调节,控制加热或制
冷设备,使温度维持在设定范围内。
《自动控制原 》ppt课件
contents
目录
• 自动控制原理简介 • 自动控制系统数学模型 • 自动控制用实例
01
自动控制原理简介
自动控制系统的基本概念
自动控制系统
01
通过自动调节、控制、监视等手段,使某一设备或系统按照预
定的规律运行的系统。
自动控制系统的分类
1 2
按控制方式分类
开环控制系统、闭环控制系统、复合控制系统等 。
按被控参数分类
温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等 。
3
按控制规律分类
比例控制系统、积分控制系统、微分控制系统等 。
02
自控原理_课件

大家应该也有点累了,稍作休息
大家有疑问的,可以询问和交流
11
自动控制系统
自动控制系统 :被控对象和自动控制装置按照一定 方式连接起来,完成一定控制任务得总体(能够对被 控对象得工作状态实现自动控制得系统)
控制系统得组成
被控对象
No Image
控制系统
控制装置
测量元件 比较元件
放大元件 执行元件 校正装置 给定元件
控制系统得组成 被控对象:在自动化领域,被控制得装置、物理 系统或过程(室内空气) 。
控制器:对控制对象产生控制作用得装置称为 控制器,有时也称为控制元件、调节器等(放大 器) 。
执行元件:直接改变被控变量得元件称为执行 元件(空调器) 。
No Image
➢温度偏差信号经电压、功率放大后,用以驱动执行电动机, 并通过传动机构拖动调压器动触头。当温度偏高时,动触 头向减小电流得方向运动,反之加大电流,直到温度达到给 定值为止,此时,偏差u=0,电机停止转动。
[实质] 检测偏差 纠正偏差
No Image
No Image
系统原理方框图
控制系统得工作原理
控制装置:对被控对象起控制作用得设备得总体 被控对象:需要控制得设备或生产过程
自动控制系统= 控制装置+被控对象 测量元件
控制器
执行元件
自动控制系统得方框图
➢ 方框图可直观得表达控制系统得组成及信
号之间得传递关系
出水量
水位给定值 +
偏差
控制器
进水量
进水调节阀
水池
水位实际值
自控原理课件第1章自动控制系统概

目录
• 自动控制系统概述 • 自动控制系统的工作原理 • 自动控制系统的性能指标 • 自动控制系统的应用领域 • 自动控制系统的发展趋势和挑战
01
自动控制系统概述
自动控制系统的定义
总结词
自动控制系统是一种无需人为干预,能够自动调节、检测、控制和决策的装置 或系统。
模块化
为了提高系统的可维护性和可扩展性,自动控制 系统正朝着模块化方向发展,将系统划分为若干 个独立的模块,每个模块具有特定的功能和接口 ,便于系统的升级和扩展。
网络化
物联网和云计算技术的广泛应用,使得自动控制 系统逐渐实现网络化,系统之间可以相互连接和 通信,实现信息共享和协同工作。
绿色环保
随着环保意识的提高,自动控制系统正朝着绿色 环保方向发展,采用节能技术和环保材料,降低 系统运行过程中的能耗和排放,减少对环境的影 响。
闭环控制系统
闭环控制系统的定义
闭环控制系统是一种通过反馈机制来调节和控制系统的输出,使 输出能够跟踪输入的变化的控制系统。
闭环控制系统的特点
闭环控制系统具有较高的控制精度和抗干扰能力,能够快速响应外 部干扰和变化。
闭环控制系统的应用场景
闭环控制系统广泛应用于各种工业控制、航空航天、机器人等领域 。
自动化控制系统应用于精准农业,实现农田的智能化管理、节水 灌溉等功能。
农业机器人
自动化控制系统在农业机器人中的应用,提高了农业生产效率和 农产品质量。
温室环境控制
通过自动化控制系统,实现对温室环境的自动调节和控制,确保 作物的生长环境适宜。
05
自动控制系统的发展趋势和挑战
发展趋势
智能化
随着人工智能和机器学习技术的快速发展,自动 控制系统正朝着智能化方向发展,能够自主地学 习和适应环境变化,提高系统的性能和效率。
自动控制原理课件ppt

G3(s)
G2(s)
H3(s)
E(S)
R(s)
G1(s)
H1(s)
H2(s)
C(s)
P2= - G3G2H3
△2= 1
P2△2=
梅逊公式求E(s)
P1= –G2H3
△1= 1
N(s)
G1(s)
H1(s)
H2(s)
C(s)
G3(s)
G2(s)
H3(s)
R(s)
E(S)
四个单独回路,两个回路互不接触
e
A
100%
一阶系统时域分析
无零点的一阶系统 Φ(s)=
Ts+1
k
, T
时间常数
(画图时取k=1,T=0.5)
单 位 脉 冲 响 应
k(t)=
T
1
e-
T
t
k(0)=
T
1
K’(0)=
T
1
2
单位阶跃响应
h(t)=1-e-t/T
h’(0)=1/T
h(T)=0.632h(∞)
h(3T)=0.95h(∞)
h(2T)=0.865h(∞)
第一章 自动控制的一般概念
1-1 自动控制的基本原理与方式 1-2 自动控制系统示例 1-3 自动控制系统的分类 1-4 对自动控制系统的基本要求
飞机示意图
给定电位器
反馈电位器
给定装置
放大器
舵机
飞机
反馈电位器
垂直陀螺仪
θ0
θc
扰动
俯仰角控制系统方块图
飞机方块图
液位控制系统
控制器
自动控制原理课件ppt
课件3 ~6为第一章的内容。制作目的是节省画图时间,便于教师讲解。 课件6要强调串联并联反馈的特征,在此之前要交待相邻综合点与相邻引出点的等效变换。 课件7中的省略号部分是反过来说,如‘合并的综合点可以分开’等。最后一条特别要讲清楚,这是最容易出错的地方! 课件10先要讲清H1和H3的双重作用,再讲分解就很自然了。 课件11 、12 、13是直接在结构图上应用梅逊公式,制作者认为没必要将结构图变为信号流图后再用梅逊公式求传递函数。
自动控制原理课件全分解

使箱温增大到给定温度。
人 工 控 制 精 度 不 高 , 人的反应不够快,不少 恶劣的场合人无法参与 直接控制。自动控制系 统可以解决以上问题。 下图为一恒温自动控制 系统原理框图。
2024/4/1
《自动控制原理》第一章
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篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的,因 此,篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
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篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的,因 此,篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
1.1.1自动控制的基本原理
所谓控制系统(Control System)就是通过执行 规定的功能来实现某一给定目标的一些相互关联 单元的组合。由人直接或间接操作执行装置的控 制方式称为手动控制(Manual Control);而无需 人去直接或间接操纵执行机构,利用控制装置控 制被控制量自动地按预定的规律变化的过程则称 为自动控制(Automatic Control)。
2024/4/1
《自动控制原理》第一章
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示例——恒温控制系统 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统
由温度计测出恒温箱的实际温度与恒温箱内要求达到的 温度进行比较,得出偏差,根据偏差的大小和正负进行 控制。当恒温箱温度高于所要求的温度时,移动调压器 可动触头减小外施电压,使箱温减小到要求的温度;若 箱温低于给定温度,则移动调压器触头增大外施电压,
历史回顾
18世纪,James Watt 为控制蒸汽机速度设计的离心调节器。是自 动控制领域的第一项重大成果。在控制理论发展初期,做出过 重大贡献的众多学者中有迈纳斯基、黑曾和奈魁斯特。
909自动控制原理
909自动控制原理是自动控制领域的一门基础课程,它涵盖了自动控制的基本原理、数学模型、系统分析、设计及校正等方面的内容。
下面分别介绍这些方面的内容。
自动控制的一般概念:自动控制是指在无人直接参与的情况下,利用外加的设备或装置,使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。
在自动控制系统中,控制装置对被控对象进行控制,使被控量达到预定的状态。
自动控制系统可以分为开环控制系统和闭环控制系统。
开环控制系统是指无被控量反馈的系统,即在系统中控制信息的流动未形成闭合回路。
闭环控制系统有被控量反馈的控制,即系统的输出信号沿反馈通道又回到系统的输入端,构成闭合通道,也叫做反馈控制。
自动控制系统的数学模型:自动控制系统的数学模型是描述系统内部变量和外部变量之间关系的数学表达式。
常见的数学模型包括微分方程模型、传递函数模型、状态空间模型等。
这些模型可以用来描述系统的动态行为,并且可以用来分析和设计系统。
在建立数学模型时,通常需要利用方块图或信号流图等简化方法获取系统传递函数。
各种数学模型之间也可以相互转换,以便于进行分析和设计。
线性时不变连续系统的时域分析:线性时不变连续系统是最常见的控制系统之一,其数学模型通常可以用微分方程来表示。
通过对方程进行求解,可以得到系统的响应。
在实际工程中,通常需要考虑系统的稳定性、快速性和准确性。
系统的稳定性是指系统受到扰动后能否回到原来的平衡状态;快速性是指系统达到稳态所需的时间;准确性是指系统达到稳态时的误差大小。
这些性能指标可以通过对系统进行分析和设计来得到改善。
根轨迹:根轨迹法是一种用来分析和设计控制系统的图解方法。
它通过绘制根轨迹图来描述系统的稳定性和性能。
根轨迹图是一张以复数形式表示的图,其中横轴表示系统的某个参数,纵轴表示系统的增益。
通过观察根轨迹图,可以判断系统的稳定性和性能,并且可以用来设计合适的控制器。
频率分析:频率分析是用来分析和设计控制系统的另一种方法。
自控原理课件ppt
目录
• 自控原理概述 • 自动控制系统类型 • 自动控制系统的性能指标 • 自动控制系统设计 • 自动控制系统实例
01
自控原理概述
定义与特点
定义
自控原理是研究如何通过自动控制系统实现特定目标的一门学科。它涉及控制 系统的设计、分析和优化,以实现系统的稳定、准确和高效运行。
特点
自控原理具有广泛的应用领域,包括工业自动化、航空航天、交通运输、能源 管理等领域。它强调系统的闭环控制,通过反馈机制来不断调整系统状态,以 达到预期的控制效果。
作。
系统优化
03
根据实际运行情况,对系统进行优化,提高系统性能和稳定性
。
05
自动控制系统实例
温度控制系统
总结词
通过温度传感器检测温度,控制器根据设定值与实际值的偏 差来调节加热或制冷装置,以控制温度维持在设定范围内。
详细描述
温度控制系统广泛应用于工业、家庭和科学实验等领域,如 恒温箱、空调系统等。通过合理选择传感器、控制器和执行 器,能够实现对温度的精确控制,提高生产效率和保证产品 质量。
自控原理的应用领域
工业自动化
航空航天
在制造业中,自控原理被广泛应用于生产 线的控制、机器人的运动控制等,以提高 生产效率和产品质量。
在飞行器控制中,自控原理用于实现飞行 姿态的稳定、导航控制等,以确保飞行的 安全和准确。
交通运输
能源管理
在智能交通系统中,自控原理用于实现车 辆的自动驾驶、交通信号灯的控制等,以 提高交通效率和安全性。
02
自动控制系统类型
开环控制系统
开环控制系统是指系统中各个环 节之间没有反馈,系统的输入直
接决定了输出。
开环控制系统的结构相对简单, 控制精度一般较低,抗干扰能力
自控原理的基本概念PPT课件
18
1.3 自动控制系统类型
2.按照信号传递方式划分
1)连续数据系统
系统各部分的信号都是模拟的连续函数。
2)离散数据系统
系统的一处或几处,信号是以脉冲系列或数 码的形式传递。
2021/7/24
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1.3 自动控制系统类型
3.按照输入量的变化规律划分
1)恒值系统
给定量是恒定不变的。
2)随动系统
(2)执行机构 一般由传动装置和调节机构组成。执行机构直 接作用于控制对象,使被控制量达到所要求的数值。
(3)检测装置或传感器 该装置用来检测被控制量,并将其转换为与给 定量相同的物理量。
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15
1.2 闭环控制系统的组成和基本环节
(4)给定环节 设定被控制量的给定值的装置。
(5)比较环节 将所检测的被控制量与给定量进行比较,确定 两者之间的偏差量。
第1章 自动控制原理的基本概念
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1
第控制系统 闭环控制系统的组成和基本环节 自动控制系统的类型 自动控制系统的性能指标 小结
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2
第1章 自动控制原理的基本概念
学习重点
❖ 了解自动控制系统的基本结构和特点及其工作原 理;
❖ 了解闭环控制系统的组成和基本环节; ❖ 掌握反馈控制系统的基本要求; ❖ 学会分析自动控制系统的类型及本质特征。
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3
第1章 自动控制原理的基本概念
课程的性质和特点
自动控制是一门技术学科,从方法论 的角度来研究系统的建立、分析与设计 《自动控制原理》是本学科的技术基础课。
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系统稳态误差的大小反映了系统的稳 态精度,它表明了系统控制的准确程度。稳 态误差越小,则系统的稳态精度越高。
《自控原理》课件
外在自控
通过控制外在条件(时间、环 境、物质)实现自我管理
结构自控
通过调整人际关系和组织结构, 实现自我调节
行动自控
通过控制自己的行为,实现自 我调控
第三章 自控的步骤1Fra bibliotek目标设定根据具体情况,明确目标和目标期限
3 实施计划
有效执行计划,达到预期目标
2 编制计划
拟定能实现目标的明确计划
4 反思总结
失败的自控案例
透支信用卡是许多人的失败 案例之一,缺乏财务自控
总结经验与教训
借鉴成功案例和失败经验, 总结自控原则
第六章 自控的实践应用
自我激励 角色管理 危机管理
工作中的自控
生活中的自控
在工作中保持热情与动力, 提高业绩
追求多姿多彩的生活,保持 心情愉悦
在团队中了解、尊重、合作、 发挥每个人的作用
总结成功和失败的经验教训,不断改进提 高
第四章 自控的技巧
1
优化时间管理
学会合理分配时间,提高工作效率
2
建立好的习惯
通过塑造好的习惯,保持积极有效的生活方式
3
应对压力与焦虑
学会应对各类压力和焦虑,保持良好心态
第五章 自控的案例分析
成功的自控案例
比尔·盖茨在微软公司创业初 期坚持控制成本,成为现代 商业中的自控典范
在亲情、友情、爱情关系中 保持稳定发展
应对挑战和危机,科学沟通、 果断处置
应对疾病和伤害,积极应对 调整
结语
有效自我管理
自控原理是有效自我管理的基 础与途径
职业生涯发展
已具备自我管理能力是实现成 功的必要条件之一
人际关系
学会自我控制,才能更好与他 人和谐相处
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线
得分
阅卷人
第六大题
(共 25 分)
1,标记后写出传函 G(10 分)
班 级
学 号
姓 名
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得分
阅卷人
第五大题
(10 分)
2, 伯德图如下,写出 G(10 分) 1
开环极点 P={+j,+j2,-j,-j2},开环零点 Z={0} 画负反馈根轨迹,3 条渐近线,写出 4 个出射角
+1
-2 10 -1 ω,G = (20,1) 100 -3
装
订 3,G=
100(1 + 3S)(1 + S/10) ,求 G=0.1 时的ω S 2 (1 + 10S)(1 + S) 2
本试卷共 3 页 第 3 页
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二○○九——二 120 最右段 ○○九——二○一○学年
第一学期 第一学期
得分
阅卷人
《 自动控制原理 》试卷 A
一 二 三 四 五 六 七 八 九
写出 E 的表达式 R1 G1 E G2 C G3 G4
第三大题
(10 分)
得分
阅卷人
第一大题
-2t
单项选择题(每小题 2 分 共 10 分)
R2 G5 G6
得分
阅卷人
第四大题
(10 分)
得分
线
阅卷人
第二大题
(10 分)
负反馈系统的 G=10/(S(S+2)),H=(S+3)/S,列写劳斯表,求闭环不稳定极点个数 s
如图,写出传函 G(S) = Uo(S)/Ur(S),并画出伯德图 C Ur R C 标出各转折频率的表达式 Uo 2R
班 级
学 号
姓 名
本试卷共 3 页 第 1 页装 Nhomakorabea订
1, 某系统的阶跃响应为 -3e ,则其闭环传函必有 A,零点 S=-2;B,零点 S=-3; C,极点 S=-2; D,极点 S=-3 2, 某系统进行超前校正后,其ωc A,增大; B,减小; C,不变; D,都不对 3,某系统的伯德图最右段斜率为-3,则其根轨迹渐近线 A,没有; B,有一条; C,有二条; D,有三条 4,L 表示线性环节,N 表示线性环节,组合后可能是线性的是 A,N 串联 L; B,L 并联 N; C,N1 并联 N2; D,都不可能 5,G 的根轨迹没有渐近线,则其奈氏图的终点有可能在 A,原点; B,无穷远; C,正虚轴; D,正实轴
得分
阅卷人
第七大题
(10 分)
得分
阅卷人
第八大题
(共 10 分)
40(1 + 10S) G= ,做超前校正,使γ’>25 S 2 (1 + S)
1,x’’+x’+x2+3x+2=0,画相轨迹 (5 分) 2,G(S)=1/(S+2),T=0.12,按定义求 G(Z)(5 分)
装
订
线
班 级
学 号
姓 名