1.2自动控制基本原理

人工控制与自动控制

  • 操作人员完成控制——人工控制
  • 自动控制模仿了人工控制
  • 自动控制元件
    • 给定元件
    • 测量元件
    • 比较元件
    • 校正元件
    • 执行元件

1.2.2开环控制与闭环控制

  • 归为基本控制方式

1.开环控制系统

  • 方块 表示系统中的功能元件
  • 箭头有向线段 元件之间的输入输出传递方向
  • 外部干扰较弱，精度要求不高场合
  • 特征：没有反向的信号回传；抗干扰能力差；成本低

闭环控制系统

  • 信息在系统内的传递形成了闭合环路
  • 通道
    • 前向通道：信号从输入到输出方向传递的通路
    • 反馈通道：输出到输入
  • 闭环控制系统利用反馈信号获得比较偏差来产生控制作用，故也称为反馈控制系统。
  • 内部参数精度没有这么高；增加了反馈元件和比较元件；结构比较复杂，搞不好会震荡
  • 系统是自动控制还是手动控制与系统是开环还是闭环无关。

反馈控制系统的基本要求

稳定性

  • 稳定性是指系统受扰动后重新恢复平衡的能力
  • 稳定是衰减过程，等幅振荡（临界稳定过程）；不稳定为发散过程

快速性

  • 稳定的系统对平衡状态的恢复或跟随的速度
  • 影响因素
    • 扰动
    • 任务需要改变平衡状态

准确性

  • 跟随期待量的能力
  • 系统输出量的期望值与实际值之差称为稳态误差，越小稳态精度越高；为零就是无差系统，不为零就是有差系统

反馈系统的组成

按构成系统的基本元件划分

  • 测量元件：测量，量纲转换
  • 比较元件：形成偏差
  • 校正元件：基于偏差产生控制命令
  • 执行元件：执行控制命令
  • 放大元件：对信号家乡放大
  • 被控对象：受控对象

按系统内部基本功能环节划分

  • 传感器：测量
  • 控制器：产生执行的控制信号
  • 执行机构：执行器，控制/调节被控过程
  • 被控对象：被控过程

常见术语

  • p11 略

控制系统分类

按参考输入信号特征分类

恒值控制系统

  • 输入信号恒定

随动控制系统

  • 伺服系统
  • 参考输入信号为预先未知的函数

程序控制系统

  • 参考输入信号是预先设定的函数曲线

按系统环节间信号传递形式分类

连续时间控制系统

  • 环节间的信号传递为t的连续函数

离散时间控制系统

  • 脉冲序列/数字编码序列形式
  • 差分方程描述
  • 控制器输入输出为数字量，A/D

网络化控制系统

  • 不连续信号——一个个包含数据和网络控制信息的数据包

按描述系统的动态方程分类

线性系统

  • 满足线性叠加原理

非线性系统

  • 非线性微分方程

定常系统

  • 定常微分方程
  • 时不变系统

时变系统

  • 微分方程描述