自动控制原理电子教案(3)

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给定元件：其职能是给出与期望的输出相对应的系统输入量，是一类产生系统控制指令的装置。

测量元件：其职能是检测被控量，如果测出的物理量属于非电量，大多情况下要把它转换成电量，以便利用电的手段加以处理。

比较元件：其职能是把测量元件检测到的实际输出值与给定元件给出的输入值进行比较，求出它们之间的偏差。

放大元件：其职能是将过于微弱的偏差信号加以放大，以足够的功率来推动执行机构或被控对象。

执行元件：其职能是直接推动被控对象，使其被控量发生变化。

校正元件：为改善或提高系统的性能，在系统基本结构基础上附加参数可灵活调整的元件。工程上称为调节器。常用串联或反馈的方式连接在系统中。

§ 1.5 对控制系统的要求和分析设计 1.5.1 对系统的要求

各类控制系统为达到理想的控制目的，必须具备以下两个方面的性能 (基本要求) ：

1.使系统的输出快速准确地按输入信号要求的期望输出值变化。 2.使系统的输出尽量不受任何扰动的影响。 对自控系统性能的要求一般可归纳为三大性能指标： (1) 稳定性：要求系统绝对稳定且有一定的稳定裕量。

(2) 瞬态质量：要求系统瞬态响应过程具有一定的快速 性和变化的平稳性。

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(3)稳态误差：要求系统最终的响应准确度，限制在工程允许的范围之内，是系统控制精度的恒量。

1.5.2 控制系统的分析和设计

1.系统分析

系统给定，在规定的工作条件下，对它进行分析研究，其中包括稳态性能和动态性能分析，看是否满足要求，以及分析某个参数变化时对上述性能指标的影响，决定如何合理地选取等。 2.系统的设计

系统设计的目的，是要寻找一个能够实现所要求性能的自动控制系统。因此，在系统应完成的任务和应具备的性能已知的条件下，根据被控对象的特点，构造出适合的控制器是设计的主要任务。应进行的步骤如下： （1）熟悉对系统性能的要求。

（2）根据要求的性能指标综合确定系统的数学模型。

（3）若控制对象是已知的，根据确定的系统数学模型和已知部分的数学模型，

求得控制器的数模和控制 规律。

（4）按综合确定的数模进行系统分析，验证它在各种信号作用下是否满足要求。

若不满足,及时修正。

（5）样机设计制造和试验，验证设计结果。

§ 1-6 自动控制理论的发展概况

三个时期： ? 早期的自动控制工作 ? 经典控制理论 ? 现代控制理论

作业：1.2 1.3

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学习指导与小结

? 通过示例介绍了控制系统的基本概念 1.反馈控制原理 2.控制系统的基本组成 3.控制系统的基本类型 ? 给出控制系统的基本要求 1.稳 2.准 3.快

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第二章 控制系统的数学模型

主要内容：

? 数学模型的概念、建模原则 ? 线性系统的传递函数 ? 系统的结构图 ? 信号流图及梅逊公式 § 2-1 引言

什么是数学模型？

所谓的数学模型，是描述系统内部各物理量(或变量)之间关系的数学表达式。 2.1.1 数学模型的特点 1.相似性 2.简化性和准确性 3.动态模型 4.静态模型

? 静态模型和动态模型 一、静态模型

1.不含时间变量t的代数方程 2.平衡状态下各变量间对应关系 3.变化量不随时间而变化 二、动态模型

1.表达式是含时间变量t的微分方程 2.描述了系统的非平衡过程 3.变量随时间而变化 4.静态模型包含在静态模型中 2.1.2 数学模型的类型 1.微分方程

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2.传递函数

3.状态空间表达式

2.1.3 数学模型的建模原则 数学模型的建立方法： 1. 分析法(微分方程和代数方程) 2.实验法

数学模型的建模原则：

1.建模之前,要全面了解系统的自然特征和运动机理,明确研究目的和准确

性要求,选择合适的分析方法。

2.按照所选分析法，确定相应的数学模型的形式。

3.根据允许的误差范围，进行准确性考虑然后建立尽量简化的、合理的数学

模型。

§2.2 系统微分方程的建立 2.2.1 列写微分方程式的一般步骤

1.分析系统运动的因果关系，确定系统的输入量、输出量及内部中间变量，

搞清各变量之间的关系。

2.做出合乎实际的假设，以便忽略一些次要因素，使问题简化。 3.根据支配系统动态特性的基本定律，列出各部分的原始方程式。 4.列写各中间变量与其他变量的因果式。 5.联立上述方程，消去中间变量。 6.将方程式化成标准形。 2.2.2 机械系统举例 …… 此处隐藏：61字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……