年第次课自动控制原理第章自动控制的一般概念.ppt

1、自动化学院自动化学院 吴卓葵吴卓葵自动控制原理自动控制原理20182018年年仲恺农业工程学院仲恺农业工程学院1我的联系方式我的联系方式姓名姓名：吴卓葵吴卓葵手机：手机：1358050570713580505707邮箱：邮箱：231.平时成绩说明平时成绩说明平时成绩（占总分平时成绩（占总分30%30%）=平时表现平时表现x70%+x70%+作业和实验作业和实验x30%x30%说明：说明：（1 1）所有同学的平时表现初始成绩都为）所有同学的平时表现初始成绩都为8888分分，最高，最高100100分分；（2 2）平时表现加分方法：）平时表现加分方法：坐坐前三排前三排的，每次可获得的，每次可获得2分

2、分的加分；的加分；参与自愿环节的答题或做题，每次可获得参与自愿环节的答题或做题，每次可获得5分分的加分的加分；每次；每次课一个同学只有一次机会；如果同时举手，坐前面的先回答；课一个同学只有一次机会；如果同时举手，坐前面的先回答；考试表现优异，且没有无故缺课和迟到记录的，可获得考试表现优异，且没有无故缺课和迟到记录的，可获得一定一定的加分的加分。341.平时成绩说明平时成绩说明平时成绩（占总分平时成绩（占总分30%30%）=平时表现平时表现x70%+x70%+作业和实验作业和实验x30%x30%说明：说明：（3 3）平时表现扣分方法：）平时表现扣分方法：无故缺课无故缺课1次次（包括理论课和实验课

3、）（包括理论课和实验课）扣扣10分分；迟到迟到1次次扣扣2分分；早退早退1 1次次视情况扣视情况扣2-82-8分分；点名时冒名顶替他人点名时冒名顶替他人1次扣次扣30分；分；无故缺课（包括理论课和实验课）超过无故缺课（包括理论课和实验课）超过1/31/3学时（学时（8 8次）不能次）不能参与考试或考查。参与考试或考查。451.平时成绩说明平时成绩说明平时成绩（占总分平时成绩（占总分30%30%）=平时表现平时表现x70%+x70%+作业和实验作业和实验x30%x30%说明：说明：（4 4）实验打分方法：）实验打分方法：实验考勤和理论课考勤等同；实验考勤和理论课考勤等同；请假但提交了实验报告请假

4、但提交了实验报告成绩最高为成绩最高为“中中”；无故缺课但提交了实验报告无故缺课但提交了实验报告成绩最高为成绩最高为“及格及格”；上课但缺交实验报告上课但缺交实验报告视情况给分，但最高不超过视情况给分，但最高不超过“50分分”；无故缺课或请假且无实验报告无故缺课或请假且无实验报告一般给予一般给予“0分分”。5本课程内容分本课程内容分6大部分：大部分：（1）自动控制的一般概念）自动控制的一般概念（2）自动控制系统的数学模型）自动控制系统的数学模型（3）时域分析法）时域分析法（4）根轨迹法）根轨迹法（5）频率域方法）频率域方法（6）控制系统的校正基础）控制系统的校正基础62.本课程的学习内容本课程的

5、学习内容67闭卷考试闭卷考试3.本课程的考核方法本课程的考核方法7（1 1）大家来举一举自动控制系统的例子）大家来举一举自动控制系统的例子空调空调冰箱冰箱热水器热水器洗衣机洗衣机水箱液面高度控制系统水箱液面高度控制系统一、引言一、引言8（2 2）自动控制是常见的，但自动控制又是神秘的，因）自动控制是常见的，但自动控制又是神秘的，因为大家对自动控制的技术了解比较少，要掌握自动控为大家对自动控制的技术了解比较少，要掌握自动控制技术并不容易，要掌握多种知识，包括电子、电路制技术并不容易，要掌握多种知识，包括电子、电路计算机和控制理论等。计算机和控制理论等。我们这门课程是在理论上来帮我们这门课程是在理

6、论上来帮助大家揭开自动控制的神秘面纱助大家揭开自动控制的神秘面纱。（3 3）理论上强理论上强是我们这门课程的特点，这意味着要使是我们这门课程的特点，这意味着要使用的用的数学知识多数学知识多。一、引言一、引言9第第1 1章章 自动控制的一般概念自动控制的一般概念自动控制原理自动控制原理10（1 1）先来看我们前面提过的）先来看我们前面提过的2 2个自动控制系统个自动控制系统空调空调保持室内温度保持室内温度t t为某一温度为某一温度T T不变。不变。水箱液面高度控制系统水箱液面高度控制系统保持水箱的液面高度保持水箱的液面高度h h为某一高度为某一高度H H不变。不变。1-1 自动控制的任务自动控制

7、的任务11（2 2）接下来我们了解）接下来我们了解3 3个名词。个名词。被控对象被控对象 被控量被控量 给定值（希望值、参考输入）给定值（希望值、参考输入）空调空调保持室内温度保持室内温度t t为某一温度为某一温度T T不变。不变。水箱液面高度控制系统水箱液面高度控制系统保持水箱的液面高度保持水箱的液面高度h h为某一高度为某一高度H H不变。不变。被控对象：被控对象：工作的机器设备工作的机器设备空调、水箱空调、水箱1-1 自动控制的任务自动控制的任务12被控对象被控对象 被控量被控量 给定值（希望值、参考输入）给定值（希望值、参考输入）空调空调保持室内温度保持室内温度t t为某一温度为某一温

8、度T T不变。不变。水箱液面高度控制系统水箱液面高度控制系统保持水箱的液面高度保持水箱的液面高度h h为某一高度为某一高度H H不变。不变。被控量：被控量：表征机器设备工作状态的物理量表征机器设备工作状态的物理量室内实际温度室内实际温度t t、液面实际高度、液面实际高度h h1-1 自动控制的任务自动控制的任务13被控对象被控对象 被控量被控量 给定值（希望值、参考输入）给定值（希望值、参考输入）空调空调保持室内温度保持室内温度t t为某一温度为某一温度T T不变不变水箱液面高度控制系统水箱液面高度控制系统保持水箱的液面高度保持水箱的液面高度h h为某一高度为某一高度H H不变。不变。给定值：

9、给定值：对物理参量（被控量）在运行过程中的要求。对物理参量（被控量）在运行过程中的要求。室内希望保持的温度室内希望保持的温度T T、液面希望保持的高度、液面希望保持的高度H H1-1 自动控制的任务自动控制的任务14（3 3）自动控制的任务：）自动控制的任务：是在没有人直接参与下，利用是在没有人直接参与下，利用控制装置控制装置操纵操纵被控对被控对象象，使，使被控量被控量等于等于给定值给定值。给定值给定值被控量被控量自动控制任务的数学表达式：自动控制任务的数学表达式：自动控制系统的组成：自动控制系统的组成：自动控制系统自动控制系统=控制装置控制装置+被控对象被控对象1-1 自动控制的任务自动控制

10、的任务15（一）自动控制系统如何实现自动控制呢？（一）自动控制系统如何实现自动控制呢？自动控制自动控制人工智能人工智能那么，我们先来看看人时怎样工作的？那么，我们先来看看人时怎样工作的？比如，微信上卖水果。比如，微信上卖水果。1-2 自动控制的基本方式自动控制的基本方式16微信上卖水果微信上卖水果（a）提出销售目标（提出销售目标（预期目标预期目标）：卖出）：卖出3000斤。斤。（b）讨论（讨论（分析决策分析决策)：怎么卖？写朋友圈信息，找朋友转发：怎么卖？写朋友圈信息，找朋友转发（c）执行：写朋友圈信息并发出，找朋友帮忙（执行：写朋友圈信息并发出，找朋友帮忙（工作对象工作对象）（d）执行过程中

11、会遇到执行过程中会遇到干扰干扰，要注意，要注意观察观察和总结，这会对接下和总结，这会对接下来的决策产生影响。来的决策产生影响。（e）执行后要执行后要观察实际结果观察实际结果，有没有人买？实际结果也会影响，有没有人买？实际结果也会影响以后的决策。以后的决策。（f）通过观察到的通过观察到的实际结果实际结果和和干扰干扰，修改决策，比如修改朋友，修改决策，比如修改朋友圈信息的表述，然后再执行，如此反复，直至达到目标。圈信息的表述，然后再执行，如此反复，直至达到目标。1-2 自动控制的基本方式自动控制的基本方式17 对以上过程进行抽象。其实，科学就是抽象，也就对以上过程进行抽象。其实，科学就是抽象，也就

12、是是透过现象看本质透过现象看本质。我们用。我们用方框图方框图来表示上述流程。来表示上述流程。进行尝试？进行尝试？（a）提出销售目标（提出销售目标（预期目标预期目标）：卖出）：卖出3000斤。斤。（b）讨论（讨论（分析决策分析决策)：怎么卖？写朋友圈信息，找朋友转发。：怎么卖？写朋友圈信息，找朋友转发。（c）执行：写朋友圈信息并发出，找朋友帮忙（执行：写朋友圈信息并发出，找朋友帮忙（工作对象工作对象）（d）执行过程中会遇到执行过程中会遇到干扰干扰，要注意，要注意观察观察和总结，这会对接下和总结，这会对接下来的决策产生影响。来的决策产生影响。（e）执行后要执行后要观察实际结果观察实际结果，有没有人

13、买？有没有增加。实际，有没有人买？有没有增加。实际结果也会影响以后的决策。结果也会影响以后的决策。（f）通过观察到的实际结果和干扰，修改决策，比如改变发放通过观察到的实际结果和干扰，修改决策，比如改变发放宣传单的地点，然后再执行，如此反复，直至达到目标。宣传单的地点，然后再执行，如此反复，直至达到目标。1-2 自动控制的基本方式自动控制的基本方式18实际结果实际结果分析决策分析决策执行执行观察观察工作对象工作对象干扰干扰观察观察预期目标预期目标人工智能图人工智能图1-2 自动控制的基本方式自动控制的基本方式19 假如用假如用技术装置技术装置来代替上图中的各部分，并用来代替上图中的各部分，并用工

14、工程语言来程语言来描述他们之间的职能作用。描述他们之间的职能作用。被控对象、给定值、被控量被控对象、给定值、被控量实际结果实际结果分析决策分析决策执行执行观察观察工作对象工作对象干扰干扰观察观察预期目标预期目标人工智能图人工智能图1-2 自动控制的基本方式自动控制的基本方式20被控量被控量比较计算比较计算执行执行测量测量被控对象被控对象干扰干扰测量测量给定值给定值自动控制方框图自动控制方框图1-2 自动控制的基本方式自动控制的基本方式21方框图分析方框图分析被控量被控量比较计算比较计算执行执行测量测量被控对象被控对象干扰干扰测量测量给定值给定值（1）除）除被控对象被控对象外，其余部分称为外，其

15、余部分称为控制装置控制装置。（2）控制装置必须具备三个职能部件）控制装置必须具备三个职能部件 比较元件、执行元件、测量元件比较元件、执行元件、测量元件。1-2 自动控制的基本方式自动控制的基本方式22测量元件：测量元件：用以测量被控量或干扰量。用以测量被控量或干扰量。传感器传感器比较元件：比较元件：将被控量与给定值进行比较。将被控量与给定值进行比较。计算机、单片机、运放减法器等计算机、单片机、运放减法器等执行元件：执行元件：根据比较后的偏差，产生执行作用，去操纵被控对象根据比较后的偏差，产生执行作用，去操纵被控对象电机、机械手等电机、机械手等被控量被控量比较计算比较计算执行执行测量测量被控对象

16、被控对象干扰干扰测量测量给定值给定值1-2 自动控制的基本方式自动控制的基本方式23参与控制的参与控制的信号信号来自三条通道：来自三条通道：给定值、干扰量、被控量给定值、干扰量、被控量被控量被控量比较计算比较计算执行执行测量测量被控对象被控对象干扰干扰测量测量给定值给定值1-2 自动控制的基本方式自动控制的基本方式24（二）自动控制的几种基本控制方式（二）自动控制的几种基本控制方式1-2 自动控制的基本方式自动控制的基本方式分析自动洗衣机的工作原理分析自动洗衣机的工作原理1 1）选择洗衣方式；）选择洗衣方式；2 2）启动；）启动；3 3）结束。）结束。25 自动洗衣机的控制方式我们称为自动洗衣机的控制方式我们称为按给定值操纵按给定值操纵的开环控制方式的开环控制方式，可以抽象成如下的方框图表示。，可以抽象成如下的方框图表示。一、按给定值操纵的开环控制一、按给定值操纵的开环控制计算计算执行执行被控对象被控对象给定值给定值干扰干扰被控量被控量1）开环控制的定义：控制装置与被控对象之间只有单）开环控制的定义：控制装置与被控对象之间只有单方向的联系，信号由给定值至被控量是单向传递的。方向的联系，