文章目錄
- A 自動控制的一般概念
- A.a 自動控制系統
- A.b 控制系統的性能要求
- A.c 自動控制的基本方式
A 自動控制的一般概念
A.a 自動控制系統
控制：是指利用控制裝置來操縱被控對象， 使被控量按指定的規律變化。
被控對象： 在自動控制技術中，把工作的 機器裝置稱為被控對象
被 控 量：把表征這些機器裝置工作狀态 的實體參量稱為被控量。
控制裝置：産生控制信号的實體裝置。
系統：由互相關聯的部件按一定的次序構成的結構， 能夠提供預期的輸出。
自動控制系統：在沒有人直接參與下，利用控 制裝置來操縱被控對象，使被控量按指定的規 律變化的控制系統。即把人的工作用機器代替。
| 人控制 | 機器代替人控制 |
 |  |
A.b 控制系統的性能要求
自動控制的任務：利用控制裝置操縱被控對象，使 被控量按指定的規律變化，通常希望被控量等于給定 值。
若給定值以時間函數表示，被控量以時間函數 表示，則應使被控量滿足
但是實際系統中通常存在儲能和慣性等因素，是以系統的輸出不可能馬上等于輸入，需要一個動态變化過程。
動态過程：将系統受到給定值或幹擾信号作用後， 控制被控量變化的全過程稱為系統的動态過程。
工程上常從穩、快、準三個方面來評價控制系統。
- 穩： 控制系統的穩定性與平穩性。
- 快： 系統的快速性。
- 準： 系統的穩态精度。
（1）穩：
穩：動态過程的
穩定性
如上圖所示，系統在外作用下，
輸出逐漸與期望值一緻
，則系 統是
穩定
的，如曲線①所示；若被控量
随着時間的增加，越來 越偏離給定值
，則稱系統是
不穩定
的，如圖中的曲線2所示。
穩：動态過程的
平穩性
平穩：是指動态過程振蕩的幅值和頻率，
若動态過 程擺動的幅值較小，擺動的頻率較低，則稱平穩性 好
，圖中曲線 2 的平穩性優曲線 1。
（2）快
快： 指動态過程的快速性
快速性：即動
态過程進行的時間的長短
。過程時間越短，說明 系統快速性越好，反之說明系統響應遲鈍，圖中曲線②的快速 性比曲線①好。
（3）準
準： 指系統在動态過程結束後，其
被控量（或回報量） 與給定值的偏差，這一偏差稱為穩态誤差
，是衡量穩 态精度的名額，反映了系統後期穩态的性能。
系統的穩、快、準三方面的性能名額往往由于被控對象 的具體情況不同，各系統要求也有所側重，而且同一個 系統的
穩、快、準的要求是互相制約的
。
A.c 自動控制的基本方式
1 典型的自動控制原理方框圖
測量元件：用以測量被控量或幹擾量。
比較元件：将被控量與給定值進行比較
執行元件：根據比較後的偏差，産生執行作用，去操
縱被控對象
參與控制的信号來自三條通道，即給定值，被控量，幹擾量
2 控制的基本方式
（1）開環控制
- 按
給定值
- 按
幹擾
（2）按偏差調節的閉環控制（閉環控制或回報控制）
（3）3、複合控制
2.1 按給定值操縱的開環控制
控制原理：控制裝置
根據給定值
産生控制作用，
輸出 量對系統的控制作用沒有影響
，信号從輸入到輸出是 單向傳遞的。
特點：控制裝置
隻按給定值來控制受控對象
；
優點：控制系統結構簡單，成本低；
缺點：抗幹擾能力差，對被控量偏離給定值的偏差 無修正能力，控制精度不高。
2.2 按幹擾補償的開環控制
控制原理：利用幹擾信号産生控制作用，補償 幹擾對被控量的影響。
特點：适用于存在強幹擾且變化比較劇烈的場合。
優點：當幹擾可測時，利用控制裝置能對幹擾進行 全補償。
缺點：隻能對可測幹擾進行補償，對不可測幹擾以 及受控對象、各功能部件内部參數變化對被控量的 影響無補償能力。
2.3 按偏差調節的閉環控制
控制原理：根據被控量和給定值的偏差來進行調節。
由于對被控量進行了測量和回報，信号可以在前向通 道和回報通道中閉合傳遞，形成閉環，故稱這種方式 為閉環控制或回報控制.
回報回來的信号與給定值相減，即根據偏差進行控制， 稱為負回報，反之稱為正回報。
這種控制方式控制精度較高，因為無論是幹擾的作用， 還是系統結構參數的變化，隻要被控量偏離給定值， 系統就會自行糾偏。
2.4 複合控制