控制工程基础学习笔记-第1章 概述[通俗易懂]

控制工程基础学习笔记-第1章 概述[通俗易懂]Überblick第1章概述1.1控制系统的基本概念自动控制:控制系统的工作原理:开环控制和闭环控制开环控制系统闭环控制系统控制系统的基本类型按输入量的特征分类恒值控制系统随动系统(伺服系统)按

这一章主要就是交个朋友,不用太过认真

第1章 概述

1.1 控制系统的基本概念

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。

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;
控制系统的要求:快速性、准确性、稳定性。
这种基于反馈原理,能对输出量与参考输入量进行比较,并力图保持两者之间既定关系的系统,称为反馈控制系统。反馈控制系统具备测量比较执行三个基本功能。
这里的反馈使用的是负反馈。负反馈控制是实现自动控制最基本的方法。

开环控制和闭环控制

开环控制系统

特点:系统仅受输入量和扰动量控制;输出端和输入端之间不存在反馈回路;输出量
在整个控制过程中对系统的控制不产生任何影响。
下图为数控机床的开环控制系统框图
数控机床的开环控制系统框图
优点:简单、稳定、可靠。若组成系统的元件特性和参数值比较稳定,且外界干扰较小,开环控制能够保持一定的精度。
缺点:精度通常较低、无自动纠偏能力
开环控制系统框图可以简化为如下形式:
数控机床的开环控制系统框图

闭环控制系统

特点:输出端和输入端之间存在反馈回路,输出量对控制过程有直接影响。
闭环的作用:应用反馈,减少偏差。
优点:精度高,对外部扰动和系统参数变化不敏感。
缺点:存在稳定、振荡、超调等问题,系统性能分析和设计麻烦。
闭环控制系统框图如下所示:
闭环控制系统框图

控制系统的基本类型

按输入量的特征分类
恒值控制系统

系统输入量为恒定值。控制任务是保证在任何扰动作用下系统的输出量为恒值。
如:恒温箱。

随动系统(伺服系统)

输入量的变化规律不能预先确知,其控制要求是输出量迅速、平稳地跟随输入量的变化,并能排除各种干扰因素的影响,准确地复现输入信号的变化规律。
如:火炮自动瞄准系统

按系统中传递信号的的性质分类

连续控制系统
离散(数字)控制系统

其他分类方法

线性系统和非线性系统
定常系统和时变系统
usw.
控制工程基础中讨论的一般都是线性定常系统。

对控制系统的基本要求

稳定性:

系统动态过程的振荡倾向及其恢复平衡状态的能力。稳定的系统当输出量偏离平衡状态时,其输出能随时间的增长收敛并回到初始平衡状态。稳定性是控制系统正常工作的先决条件。
这里讨论的控制系统稳定性由系统结构所决定,与外界因素无关。

准确性:

控制精度,主要以稳态误差来衡量。
稳态误差:系统的调整(过渡)过程结束而趋于稳定状态时,系统输出量的实际值与给定量之间的差值。

快速性:

输出量和输入量产生偏差时,系统消除这种偏差的快慢程度。快速性表征系统的动态性能。

1.2 控制工程的发展

1.3 控制理论在机械制造工业中的应用

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