文档介绍：第一章控制系统的基本概念
一、控制系统的工作原理及其组成
二、控制系统的基本类型
三、对控制系统的基本要求
四、控制工程发展概况
五、本课程的任务及主要内容
六、小结
第一章控制系统的基本概念
11/12/2017
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一、控制系统的工作原理及其组成
自动控制
在没有人直接参与的情况下,利用外加的设
备或装置(称为控制装置或控制器),使机
器、设备或生产过程(通称被控对象)的某
个工作状态或参数(即被控量)自动地按照
预定的规律运行。
如:数控机床、室内温度控制、机车、船舶
及飞机自动驾驶、导弹制导等。
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工作原理
加热电阻丝
~220V
调压器
人工控制的恒温箱
温度计
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人工控制恒温箱调节过程:
观测恒温箱内的温度(被控制量)
与要求的温度(给定值)进行比较,得到温度
偏差的大小和方向
根据偏差大小和方向调节调压器,控制加热电
阻丝的电流以调节温度回复到要求值。
人工控制过程的实质:检测偏差再纠正偏差。
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大脑
手
调压器
恒温箱
眼睛
实际
温度
期望
温度
人工控制恒温箱系统功能框图
温度计
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加热电阻丝
~220V
调压器
热电偶
给定信号
比较
电压
放大器
功率
放大器
执行
电动机
减速器
u2
u1
+
+
u
恒温箱自动控制系统
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恒温箱自动控制系统工作原理:
恒温箱实际温度由热电偶转换为对应的电压u2
恒温箱期望温度由电压u1给定,并与实际温度
u2比较得到温度偏差信号u=u1 u2
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,动触头向减小电流的方向
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。
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给定
信号
电压
功率
放大器
控制
电机
减
速
器
调
压
器
恒温箱
(控制
对象)
热电偶

u1
u2
u
ua
n
v
u
温度t
(被控量)
扰动
恒温箱自动控制系统功能框图
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从恒温箱控制系统功能框图可见:
给定量位于系统的输入端,称为系统输入量。
也称为参考输入量(信号)。
被控制量位于系统的输出端,称为系统输出量。
输出量(全部或一部分)通过测量装置返回系
统的输入端,使之与输入量进行比较,产生偏
差(给定信号与返回的输出信号之差)信号。
输出量的返回过程称为反馈。返回的全部或部
分输出信号称为反馈信号。
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综上所述,控制系统的工作原理:
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。
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