機械工程控制基礎課件1

1、機械控制工程基礎機械控制工程基礎楊倩楊倩College of mechanical & electronic engineering控制論是研究什么的？定義？控制論是研究什么的？定義？說法一：說法一：“控制論控制論”是關于機器的理論是關于機器的理論說法二：說法二：“控制論控制論”是電子計算機和電子學的理是電子計算機和電子學的理論論說法三：說法三：“控制論控制論”就是類似于數(shù)學的一門學科就是類似于數(shù)學的一門學科說法四：說法四：“控制論控制論”是關于動物和機器中控制和是關于動物和機器中控制和通信的科學（維納定義）通信的科學（維納定義）“控制論控制論”是以研究各種系統(tǒng)共同存在的控制規(guī)律是以研

2、究各種系統(tǒng)共同存在的控制規(guī)律為對象的一門科學。為對象的一門科學。控制論控制論”就是要揭示包括機器、生物、社會在內(nèi)的就是要揭示包括機器、生物、社會在內(nèi)的各種不同的控制系統(tǒng)的共同規(guī)律。各種不同的控制系統(tǒng)的共同規(guī)律。 是研究各種系統(tǒng)共同控制規(guī)律的科學，是方法論。是研究各種系統(tǒng)共同控制規(guī)律的科學，是方法論。 第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineering維納是如何發(fā)現(xiàn)問題、提出問題并創(chuàng)立這一全維納是如何發(fā)現(xiàn)問題、提出問題并創(chuàng)立這一全新的學科的呢？新的學科的呢？人的有目的的活動人的有目的的活動 VS 具有控制功能的機器具有控

3、制功能的機器 取物取物 火炮打敵機火炮打敵機感覺器官：眼、耳感覺器官：眼、耳 檢測機構：雷達檢測機構：雷達中樞決策器官：大腦中樞決策器官：大腦 決策機構：指揮儀決策機構：指揮儀效應器官：手、腳效應器官：手、腳 執(zhí)行機構：隨動系統(tǒng)執(zhí)行機構：隨動系統(tǒng)第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineering問題問題1：各種系統(tǒng)有什么共性？各種系統(tǒng)有什么共性？盡管機器與動物在本質上有著天壤之別，有著盡管機器與動物在本質上有著天壤之別，有著無生命與有生命的差別，但從機器控制的動作無生命與有生命的差別，但從機器控制的動作和人的行為過程來

4、看，他們有著相當確切的和人的行為過程來看，他們有著相當確切的“同構性同構性” 。第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineering第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineering問題問題2：究竟是什么東西使的盡管在質的方面有：究竟是什么東西使的盡管在質的方面有著天壤之別的機器和人在行為活動中，有如此著天壤之別的機器和人在行為活動中，有如此相似的過程呢？相似的過程呢？開汽車開汽車用手取物用手取物方向盤方向盤手臂神經(jīng)手臂神經(jīng)輸入端輸入端轉動機構轉

5、動機構手臂、肌肉、大手臂、肌肉、大腦腦執(zhí)行機構（控制機執(zhí)行機構（控制機構）構）車輪車輪手指手指輸出端輸出端力力生物電生物電信息信息共同點：共同點：控制內(nèi)容控制內(nèi)容-信息信息，正是控制部分和受，正是控制部分和受控部分之間發(fā)生了這種信息的聯(lián)系、信息的運控部分之間發(fā)生了這種信息的聯(lián)系、信息的運動，控制過程才得以實現(xiàn)。動，控制過程才得以實現(xiàn)。控制過程就是系統(tǒng)中信息運動的過程?？刂七^程就是系統(tǒng)中信息運動的過程。第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineering問題問題3：控制過程是怎樣具體實現(xiàn)的呢？信息是：控制過程是怎樣具體實現(xiàn)

6、的呢？信息是以怎樣的形式實現(xiàn)控制和操縱的呢？以怎樣的形式實現(xiàn)控制和操縱的呢？控制的反饋機制控制的反饋機制 控制理論中稱信息的雙向運動為控制理論中稱信息的雙向運動為“反饋聯(lián)系反饋聯(lián)系”?！胺答伔答仭笔侵福嚎刂葡到y(tǒng)把信息傳輸出去后，是指：控制系統(tǒng)把信息傳輸出去后，又將信息的作用返回到控制系統(tǒng)，并對控制系又將信息的作用返回到控制系統(tǒng)，并對控制系統(tǒng)的再輸出產(chǎn)生影響。統(tǒng)的再輸出產(chǎn)生影響。第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineering控制論中的三大要素：控制論中的三大要素： u同構理論同構理論u信息的流通、交換信息的流通、交換

7、u反饋機制反饋機制第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineering第一章第一章 控制系統(tǒng)的基本概念控制系統(tǒng)的基本概念一、一、機械工程控制論的研究對象與任務機械工程控制論的研究對象與任務二、控制系統(tǒng)的工作原理及其組成二、控制系統(tǒng)的工作原理及其組成三、控制系統(tǒng)的基本類型三、控制系統(tǒng)的基本類型四、對控制系統(tǒng)的基本要求四、對控制系統(tǒng)的基本要求五、本課程的任務及主要內(nèi)容五、本課程的任務及主要內(nèi)容第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineering第一章

8、控制系統(tǒng)的基本概念第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineering一、一、機械工程控制論的研究對象與任務機械工程控制論的研究對象與任務系統(tǒng)是由系統(tǒng)是由相互聯(lián)系、相互作用相互聯(lián)系、相互作用的若干部分構成且具有一定運動的若干部分構成且具有一定運動規(guī)律的一個規(guī)律的一個有機整體有機整體。是按一定規(guī)律聯(lián)系在一起的元素的集合。是按一定規(guī)律聯(lián)系在一起的元素的集合。系統(tǒng)及廣義系統(tǒng)系統(tǒng)及廣義系統(tǒng)要素要素：元素元素元素之間的關系元素之間的關系第一章 控制系統(tǒng)的基本概念第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical

9、& electronic engineering機械工程控制論實質上是研究機械工程技術中機械工程控制論實質上是研究機械工程技術中廣義系統(tǒng)的動廣義系統(tǒng)的動力學問題力學問題。具體地說，它研究的是機械工程廣義系統(tǒng)在一定。具體地說，它研究的是機械工程廣義系統(tǒng)在一定的外界條件（即輸入或激勵、干擾）作用下，從系統(tǒng)的一定的外界條件（即輸入或激勵、干擾）作用下，從系統(tǒng)的一定的初始狀態(tài)出發(fā)，所經(jīng)歷的由其內(nèi)部的的初始狀態(tài)出發(fā)，所經(jīng)歷的由其內(nèi)部的固有特性固有特性（即由（即由系統(tǒng)系統(tǒng)的結構與參數(shù)所決定的特性的結構與參數(shù)所決定的特性）所決定的整個）所決定的整個動態(tài)歷程動態(tài)歷程；研究；研究這一這一系統(tǒng)及其輸入、輸

10、出三者之間的動態(tài)關系系統(tǒng)及其輸入、輸出三者之間的動態(tài)關系。機械工程控制論的研究對象機械工程控制論的研究對象系統(tǒng)輸入輸出外界作用系統(tǒng)內(nèi)部的信息 傳遞與交互系統(tǒng)的響應第一章 控制系統(tǒng)的基本概念第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineering從系統(tǒng)、輸入、輸出三者之間的關系出發(fā)，根據(jù)已知條件與求解從系統(tǒng)、輸入、輸出三者之間的關系出發(fā)，根據(jù)已知條件與求解問題的不同，機械工程控制論的任務可以分為以下五種：問題的不同，機械工程控制論的任務可以分為以下五種： （1 1）已知系統(tǒng)和輸入，求系統(tǒng)的輸出，即）已知系統(tǒng)和輸入，求系統(tǒng)的輸出

11、，即系統(tǒng)分析問題系統(tǒng)分析問題； （2 2）已知系統(tǒng)和系統(tǒng)的理想輸出，設計輸入，即）已知系統(tǒng)和系統(tǒng)的理想輸出，設計輸入，即最優(yōu)控制問題最優(yōu)控制問題； （3 3）已知輸入和理想輸出時，設計系統(tǒng)，即）已知輸入和理想輸出時，設計系統(tǒng)，即最優(yōu)設計問題最優(yōu)設計問題； （4 4）輸出已知，確定系統(tǒng)，以識別輸入或輸入中的有關信息，）輸出已知，確定系統(tǒng)，以識別輸入或輸入中的有關信息， 此即此即濾波與預測問題濾波與預測問題； （5 5）已知系統(tǒng)的輸入和輸出，求系統(tǒng)的結構與參數(shù)，即）已知系統(tǒng)的輸入和輸出，求系統(tǒng)的結構與參數(shù)，即系統(tǒng)系統(tǒng) 辨識問題辨識問題。 機械工程控制論的研究任務機械工程控制論的研究任務 加熱電阻絲

12、加熱電阻絲220V調(diào)壓器調(diào)壓器人工控制的恒溫箱人工控制的恒溫箱 溫度計溫度計第一章 控制系統(tǒng)的基本概念第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineering二、控制系統(tǒng)的工作原理及其組成二、控制系統(tǒng)的工作原理及其組成控制：通過對一定對象實施一定的操作，以使其按照預定的規(guī)律運動或變化的過程。 被控對象：被控對象： 恒溫箱恒溫箱 控制器：控制器： 除恒溫箱以外的所有裝置，統(tǒng)稱為控制器。除恒溫箱以外的所有裝置，統(tǒng)稱為控制器。 被控制量：被控制量： 恒溫箱的實際溫度為被控制量（系統(tǒng)的輸出量）恒溫箱的實際溫度為被控制量（系統(tǒng)的輸出量

13、） 希望值：希望值： 希望的恒溫箱的溫度希望的恒溫箱的溫度。控制量：控制量： 加熱電阻絲的輸出功率加熱電阻絲的輸出功率。擾動量（干擾）：擾動量（干擾）： 恒溫箱散熱量恒溫箱散熱量 第一章 控制系統(tǒng)的基本概念第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineering人工控制恒溫箱調(diào)節(jié)過程：人工控制恒溫箱調(diào)節(jié)過程： 觀測恒溫箱內(nèi)的溫度（被控制量）觀測恒溫箱內(nèi)的溫度（被控制量） 與要求的溫度（給定值）進行比較，得到溫度與要求的溫度（給定值）進行比較，得到溫度 偏差的大小和方向偏差的大小和方向 根據(jù)偏差大小和方向調(diào)節(jié)調(diào)壓器，控制加熱電

14、根據(jù)偏差大小和方向調(diào)節(jié)調(diào)壓器，控制加熱電 阻絲的電流以調(diào)節(jié)溫度回復到要求值。阻絲的電流以調(diào)節(jié)溫度回復到要求值。人工控制過程的實質：人工控制過程的實質：檢測偏差再糾正偏差。檢測偏差再糾正偏差。第一章 控制系統(tǒng)的基本概念第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineering第一章 控制系統(tǒng)的基本概念第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineering系統(tǒng)方框圖系統(tǒng)方框圖系統(tǒng)方框圖由許多對信號（量）進行單向傳遞的元件方框和一些連線組成，系統(tǒng)方框圖由許多對信

15、號（量）進行單向傳遞的元件方框和一些連線組成，表征了系統(tǒng)各元件之間及系統(tǒng)與外界之間進行信息交換的過程。表征了系統(tǒng)各元件之間及系統(tǒng)與外界之間進行信息交換的過程。包括三個基本的單元包括三個基本的單元: :引出點引出點, ,比較點比較點, ,元件方框元件方框大腦大腦手手調(diào)壓器調(diào)壓器恒溫箱恒溫箱眼睛眼睛實際實際溫度溫度期望期望溫度溫度人工控制恒溫箱系統(tǒng)功能框圖人工控制恒溫箱系統(tǒng)功能框圖溫度計溫度計 -l 自動控制自動控制在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設備或裝置（稱為備或裝置（稱為控制裝置控制裝置或或控制器控制器），使機），使機器、設備或生產(chǎn)過程（通稱器、設備

16、或生產(chǎn)過程（通稱被控對象被控對象）的某）的某個工作狀態(tài)或參數(shù)（即個工作狀態(tài)或參數(shù)（即被控量被控量）自動地按照）自動地按照預定的規(guī)律運行。預定的規(guī)律運行。如：數(shù)控機床、室內(nèi)溫度控制、機車、船舶如：數(shù)控機床、室內(nèi)溫度控制、機車、船舶 及飛機自動駕駛、導彈制導等。及飛機自動駕駛、導彈制導等。第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineering加熱電阻絲加熱電阻絲220V調(diào)壓器調(diào)壓器熱電偶熱電偶給定信號給定信號比較比較電壓電壓放大器放大器功率功率放大器放大器執(zhí)行執(zhí)行電動機電動機減速器減速器u2u1 u恒溫箱自動控制系統(tǒng)恒溫箱自動

17、控制系統(tǒng)第一章 控制系統(tǒng)的基本概念第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineering恒溫箱自動控制系統(tǒng)工作原理：恒溫箱自動控制系統(tǒng)工作原理：恒溫箱實際溫度由熱電偶轉換為對應的電壓恒溫箱實際溫度由熱電偶轉換為對應的電壓u2 恒溫箱期望溫度由電壓恒溫箱期望溫度由電壓u1給定，并與實際溫度給定，并與實際溫度 u2比較得到溫度偏差信號比較得到溫度偏差信號 uu1 u2溫度偏差信號經(jīng)電壓、功率放大后，用以驅動溫度偏差信號經(jīng)電壓、功率放大后，用以驅動 執(zhí)行電動機，并通過傳動機構拖動調(diào)壓器動觸執(zhí)行電動機，并通過傳動機構拖動調(diào)壓器動觸

18、 頭。當溫度偏高時，動觸頭向減小電流的方向頭。當溫度偏高時，動觸頭向減小電流的方向 運動，反之加大電流，直到溫度達到給定值為運動，反之加大電流，直到溫度達到給定值為 止，此時，偏差止，此時，偏差 u0，電機停止轉動。，電機停止轉動。第一章 控制系統(tǒng)的基本概念第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineering給定給定信號信號電壓電壓功率功率放大器放大器控制控制電機電機減減速速器器調(diào)調(diào)壓壓器器恒溫箱恒溫箱(控制控制對象對象)熱電偶熱電偶u1u2uuanvu溫度溫度t(被控量被控量)擾動擾動恒溫箱自動控制系統(tǒng)功能框圖恒溫箱自

19、動控制系統(tǒng)功能框圖第一章 控制系統(tǒng)的基本概念第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineering 從恒溫箱控制系統(tǒng)功能框圖可見：從恒溫箱控制系統(tǒng)功能框圖可見： 給定量位于系統(tǒng)的輸入端，稱為給定量位于系統(tǒng)的輸入端，稱為系統(tǒng)輸入量系統(tǒng)輸入量。 也稱為也稱為參考輸入量參考輸入量（信號）。（信號）。 被控制量位于系統(tǒng)的輸出端，稱為被控制量位于系統(tǒng)的輸出端，稱為系統(tǒng)輸出量系統(tǒng)輸出量。 輸出量（全部或一部分）通過測量裝置返回系輸出量（全部或一部分）通過測量裝置返回系 統(tǒng)的輸入端，使之與輸入量進行比較，產(chǎn)生統(tǒng)的輸入端，使之與輸入量進行

20、比較，產(chǎn)生偏偏 差差（給定信號與返回的輸出信號之差）信號。（給定信號與返回的輸出信號之差）信號。 輸出量的返回過程稱為輸出量的返回過程稱為反饋反饋。返回的全部或部。返回的全部或部 分輸出信號稱為分輸出信號稱為反饋信號反饋信號。第一章 控制系統(tǒng)的基本概念第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineering綜上所述，控制系統(tǒng)的工作原理：綜上所述，控制系統(tǒng)的工作原理：檢測輸出量檢測輸出量（被控制量）（被控制量）的實際值的實際值將輸出量的實際值與給定值（輸入量）進行比將輸出量的實際值與給定值（輸入量）進行比 較得出偏差；較得出偏

21、差； 用偏差值產(chǎn)生控制調(diào)節(jié)作用去消除偏差，使得用偏差值產(chǎn)生控制調(diào)節(jié)作用去消除偏差，使得 輸出量維持期望的輸出。輸出量維持期望的輸出。第一章 控制系統(tǒng)的基本概念第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineering由于存在輸出量反饋，上述系統(tǒng)能在存在無法預由于存在輸出量反饋，上述系統(tǒng)能在存在無法預計擾動的情況下，自動減少系統(tǒng)的輸出量與參考計擾動的情況下，自動減少系統(tǒng)的輸出量與參考輸入量（或者任意變化的希望的狀態(tài)）之間的偏輸入量（或者任意變化的希望的狀態(tài)）之間的偏差，故稱之為差，故稱之為反饋控制反饋控制。顯然：反饋控制建立顯然

22、：反饋控制建立在偏差基礎上在偏差基礎上，其控制方式，其控制方式是是“檢測偏差再糾正偏差檢測偏差再糾正偏差”。第一章 控制系統(tǒng)的基本概念第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineering這種基于反饋原理，能對輸出量與參考輸入量進這種基于反饋原理，能對輸出量與參考輸入量進行比較，并力圖保持兩者之間既定關系的系統(tǒng)。行比較，并力圖保持兩者之間既定關系的系統(tǒng)。稱為稱為反饋控制系統(tǒng)反饋控制系統(tǒng)。反饋控制系統(tǒng)具備。反饋控制系統(tǒng)具備測量測量、比比較較和和執(zhí)行執(zhí)行三個基本功能。三個基本功能。 注意：反饋控制系統(tǒng)中，反饋信號是與給定信號注

23、意：反饋控制系統(tǒng)中，反饋信號是與給定信號相減，使偏差越來越小，稱為相減，使偏差越來越小，稱為負反饋負反饋。負反饋控。負反饋控制是實現(xiàn)自動控制最基本的方法。制是實現(xiàn)自動控制最基本的方法。第一章 控制系統(tǒng)的基本概念第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineeringl 開環(huán)控制與閉環(huán)控制實際的控制系統(tǒng)根據(jù)有無反饋作用可分為兩類：實際的控制系統(tǒng)根據(jù)有無反饋作用可分為兩類： 開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng) 閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)第一章 控制系統(tǒng)的基本概念第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical &

24、 electronic engineering 開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)特點：特點：系統(tǒng)僅受輸入量和擾動量控制；系統(tǒng)僅受輸入量和擾動量控制； 輸出端和輸入端之間不存在反饋回路；輸出端和輸入端之間不存在反饋回路； 輸出量在整個控制過程中對系統(tǒng)的控制不輸出量在整個控制過程中對系統(tǒng)的控制不 產(chǎn)生任何影響。產(chǎn)生任何影響。 輸入輸入裝置裝置指令指令系統(tǒng)輸入系統(tǒng)輸入控制控制裝置裝置伺服伺服驅動裝置驅動裝置工作臺工作臺工作臺工作臺 位置位置系統(tǒng)輸出系統(tǒng)輸出數(shù)控機床的開環(huán)控制系統(tǒng)框圖數(shù)控機床的開環(huán)控制系統(tǒng)框圖第一章 控制系統(tǒng)的基本概念第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical &am

25、p; electronic engineering優(yōu)點：優(yōu)點：簡單、穩(wěn)定、可靠。若組成系統(tǒng)的元件簡單、穩(wěn)定、可靠。若組成系統(tǒng)的元件 特性和參數(shù)值比較穩(wěn)定，且外界干擾較特性和參數(shù)值比較穩(wěn)定，且外界干擾較 小，開環(huán)控制能夠保持一定的精度。小，開環(huán)控制能夠保持一定的精度。缺點缺點：精度通常較低、無自動糾偏能力精度通常較低、無自動糾偏能力控制器控制器對象或過程對象或過程輸入量輸入量輸出量輸出量開環(huán)控制系統(tǒng)框圖開環(huán)控制系統(tǒng)框圖第一章 控制系統(tǒng)的基本概念第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineering 閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)特

26、點特點：輸出端和輸入端之間存在反饋回路，輸輸出端和輸入端之間存在反饋回路，輸 出量對控制過程有直接影響。出量對控制過程有直接影響。 閉環(huán)的作用：應用反饋，減少偏差。閉環(huán)的作用：應用反饋，減少偏差。 優(yōu)點優(yōu)點：精度高，對外部擾動和系統(tǒng)參數(shù)變化不精度高，對外部擾動和系統(tǒng)參數(shù)變化不 敏感敏感 缺點缺點：存在穩(wěn)定、振蕩、超調(diào)等問題，系統(tǒng)性存在穩(wěn)定、振蕩、超調(diào)等問題，系統(tǒng)性 能分析和設計麻煩。能分析和設計麻煩。 第一章 控制系統(tǒng)的基本概念第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineering控制器控制器對象或過程對象或過程輸入量輸入

27、量輸出量輸出量測量元件測量元件閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖反饋量反饋量第一章 控制系統(tǒng)的基本概念第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineeringl 閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成給定給定元件元件 +串聯(lián)校正串聯(lián)校正元件元件放大變換放大變換元件元件執(zhí)行執(zhí)行元件元件控制控制對象對象_ +_并聯(lián)校正并聯(lián)校正元件元件局部局部反饋反饋反饋元件反饋元件主反饋主反饋控制部分控制部分比較比較元件元件比較比較元件元件輸入信號輸入信號 xi偏差信號偏差信號 e主反饋信號主反饋信號 xb擾動信號擾動信號輸出輸出 xo閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成閉環(huán)控制系統(tǒng)

28、的組成第一章 控制系統(tǒng)的基本概念第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineering 給定元件給定元件 產(chǎn)生給定信號或輸入信號。產(chǎn)生給定信號或輸入信號。 反饋元件反饋元件 測量被控制量（輸出量），產(chǎn)生反饋信號。測量被控制量（輸出量），產(chǎn)生反饋信號。 為便于傳輸，反饋信號通常為電信號。為便于傳輸，反饋信號通常為電信號。 第一章 控制系統(tǒng)的基本概念第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineering 比較元件比較元件 對給定信號和反饋信號進行比較，產(chǎn)生

29、偏差對給定信號和反饋信號進行比較，產(chǎn)生偏差 信號；信號； 放大元件放大元件 對偏差信號進行放大，使之有足夠的能量驅對偏差信號進行放大，使之有足夠的能量驅 動執(zhí)行元件實現(xiàn)控制功能。動執(zhí)行元件實現(xiàn)控制功能。 執(zhí)行元件執(zhí)行元件 直接對受控對象進行操縱的元件；如電動機、直接對受控對象進行操縱的元件；如電動機、 液壓馬達等；液壓馬達等； 第一章 控制系統(tǒng)的基本概念第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineering 校正元件校正元件 用以改善系統(tǒng)控制質量的裝置。用以改善系統(tǒng)控制質量的裝置。校正元件分為串聯(lián)和并聯(lián)兩種。校正元件分為串

30、聯(lián)和并聯(lián)兩種?？刂葡到y(tǒng)中比較元件、放大元件、執(zhí)行元件和控制系統(tǒng)中比較元件、放大元件、執(zhí)行元件和反饋元件等共同起控制作用，統(tǒng)稱為反饋元件等共同起控制作用，統(tǒng)稱為控制器控制器。實際的控制系統(tǒng)中，實際的控制系統(tǒng)中，擾動擾動總是不可避免的，擾總是不可避免的，擾動分為動分為內(nèi)部擾動內(nèi)部擾動和和外部擾動外部擾動，但在控制系統(tǒng)中，但在控制系統(tǒng)中，擾動集中表現(xiàn)在控制量與被控量的偏差上，因擾動集中表現(xiàn)在控制量與被控量的偏差上，因此，可以將控制系統(tǒng)的擾動等效為對控制對象此，可以將控制系統(tǒng)的擾動等效為對控制對象的干擾。的干擾。第一章 控制系統(tǒng)的基本概念第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanic

31、al & electronic engineering三、控制系統(tǒng)的基本類型三、控制系統(tǒng)的基本類型l 按輸入量的特征分類按輸入量的特征分類 恒值控制系統(tǒng)恒值控制系統(tǒng)系統(tǒng)輸入量為恒定值?？刂迫蝿帐潜ＷC在任何系統(tǒng)輸入量為恒定值?？刂迫蝿帐潜ＷC在任何擾動作用下系統(tǒng)的輸出量為恒值。擾動作用下系統(tǒng)的輸出量為恒值。 如：恒溫箱控制、電網(wǎng)電壓、頻率控制等。如：恒溫箱控制、電網(wǎng)電壓、頻率控制等。 程序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)輸入量的變化規(guī)律預先確知，輸入裝置根據(jù)輸輸入量的變化規(guī)律預先確知，輸入裝置根據(jù)輸入的變化規(guī)律，發(fā)出控制指令，使被控對象按入的變化規(guī)律，發(fā)出控制指令，使被控對象按照指令程序的要求而運動。

32、如數(shù)控加工系統(tǒng)。照指令程序的要求而運動。如數(shù)控加工系統(tǒng)。第一章 控制系統(tǒng)的基本概念第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineering 隨動系統(tǒng)（伺服系統(tǒng)）隨動系統(tǒng)（伺服系統(tǒng)）輸入量的變化規(guī)律不能預先確知，其控制要求輸入量的變化規(guī)律不能預先確知，其控制要求是輸出量迅速、平穩(wěn)地跟隨輸入量的變化，并是輸出量迅速、平穩(wěn)地跟隨輸入量的變化，并能排除各種干擾因素的影響，準確地復現(xiàn)輸入能排除各種干擾因素的影響，準確地復現(xiàn)輸入信號的變化規(guī)律。信號的變化規(guī)律。 如：仿形加工系統(tǒng)、火炮自動瞄準系統(tǒng)等。如：仿形加工系統(tǒng)、火炮自動瞄準系統(tǒng)等。

33、第一章 控制系統(tǒng)的基本概念第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineeringl 按系統(tǒng)中傳遞信號的性質分類按系統(tǒng)中傳遞信號的性質分類 連續(xù)連續(xù)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)系統(tǒng)中各部分傳遞的信號為隨時間連續(xù)變化的系統(tǒng)中各部分傳遞的信號為隨時間連續(xù)變化的信號。連續(xù)控制系統(tǒng)通常采用微分方程描述。信號。連續(xù)控制系統(tǒng)通常采用微分方程描述。 離散（數(shù)字）控制系統(tǒng)離散（數(shù)字）控制系統(tǒng)系統(tǒng)中某一處或多處的信號為脈沖序列或數(shù)字系統(tǒng)中某一處或多處的信號為脈沖序列或數(shù)字量傳遞的系統(tǒng)。離散控制系統(tǒng)通常采用差分方量傳遞的系統(tǒng)。離散控制系統(tǒng)通常采用差分方程描

34、述。程描述。 第一章 控制系統(tǒng)的基本概念第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineeringl 其它分類方法其它分類方法 線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng) 定常系統(tǒng)和時變系統(tǒng)定常系統(tǒng)和時變系統(tǒng) 機械、電氣、機電、液壓、氣動、熱力等控機械、電氣、機電、液壓、氣動、熱力等控 制系統(tǒng)制系統(tǒng) 溫度、壓力、位置等控制系統(tǒng)溫度、壓力、位置等控制系統(tǒng)第一章 控制系統(tǒng)的基本概念第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineering四、對控制系統(tǒng)的基本要求四、

35、對控制系統(tǒng)的基本要求l 穩(wěn)定性穩(wěn)定性 系統(tǒng)動態(tài)過程的振蕩傾向及其恢復平衡狀態(tài)的系統(tǒng)動態(tài)過程的振蕩傾向及其恢復平衡狀態(tài)的能力。穩(wěn)定的系統(tǒng)當輸出量偏離平衡狀態(tài)時，能力。穩(wěn)定的系統(tǒng)當輸出量偏離平衡狀態(tài)時，其輸出能隨時間的增長收斂并回到初始平衡狀其輸出能隨時間的增長收斂并回到初始平衡狀態(tài)。態(tài)。穩(wěn)定性是控制系統(tǒng)正常工作的先決條件。穩(wěn)定性是控制系統(tǒng)正常工作的先決條件。 控制系統(tǒng)穩(wěn)定性由系統(tǒng)結構所決定，與外界因控制系統(tǒng)穩(wěn)定性由系統(tǒng)結構所決定，與外界因素無關。素無關。穩(wěn)定性由控制系統(tǒng)內(nèi)部儲能元件的能穩(wěn)定性由控制系統(tǒng)內(nèi)部儲能元件的能量不可能突變所產(chǎn)生的慣性滯后作用所導致。量不可能突變所產(chǎn)生的慣性滯后作用所導致。第一章 控制系統(tǒng)的基本概念第一章 控制系統(tǒng)的基本概念College of mechanical & electronic engineeringl 準確性準確性 控制精度，以穩(wěn)態(tài)誤差來衡量?？刂凭龋苑€(wěn)態(tài)誤差來衡量。穩(wěn)態(tài)誤差：穩(wěn)態(tài)誤差：系統(tǒng)的調(diào)整（過渡）過程結束而趨系統(tǒng)的調(diào)整（過渡）過程結束而趨于穩(wěn)定狀態(tài)時，系統(tǒng)輸出量的實際值與給定量于穩(wěn)定狀態(tài)時，系統(tǒng)輸出量的