自动控制技术 ppt课件

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精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
如超调量、过渡时间等。由于被控对象的具体情况不同，各种系统对稳、
快、准的要求各有侧重。通常来说，调节系统对稳定性的要求较高，而伺
图6-1 开环系统
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6.1.1 机电一体化控制分类
• 闭环系统中存在反馈回路，它将输出量与输入量相比较，根据两 者的误差来控制对象。闭环系统的方框图如图6-2所示。数控机床、 VCD播放机等都使用闭环控制系统。
图6-2 闭环系统
以数控机床工作台的驱动系统为例，开环控制系统通过控制装置 发出的一定频率和数量的指令脉冲驱动步进电动机，以控制工作 台或刀架的移动量，而不检测工作台或刀架的实际移动量，其工 作原理如图6-3(a)所示。这种控制方式简单，但是从驱动电路到 工作台整个传动链中的任一环的误差均会影响工作台的移动精度 或定位精度。
• 数字控制系统用计算机作为控制器，输入信号与反馈信号 的比较和运算等均由计算机完成，数字控制器可以完成多 输入多输出的现代控制系统要求，并且可以实现复杂的算 法，其性能远比模拟控制器要好。目前所用到的机电一体 化系统都是由数字控制器实现的，而模拟控制器仅用在一 些简单控制的场合。
图6-4 闭环p控pt课制件系统框图
• 为了从理论上了解系统的基本性能，ppt需课件要用控制理论来描述和解释系1统0 。
6. 2 经典控制理论和技术
• 经典控制理论的研究对象为单输入—单输出的线性系统。在分析过程中， 首先，需要建立系统的数学模型；然后，针对数学模型分析系统的稳定性、 动态特性和稳态特性等；最后，针对控制系统的不足对系统进行补偿和校
• 研究控制系统的主要任务就是要掌握、了解系统内部或运 行过程中的规律，也就是说研究其内部信息传递、变换规
律以及受到外加作用时的反应，进而研究控制它的手段和
• 自动控制系统要求被控对象的位置、方位、状态等输出量 能够跟随输入值的变化而稳定、快速和准确地变化。本章
主要介绍经典控制理论、计算机控制技术和PID控制算法 等内容。
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7ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6.1.1 机电一体化控制分类
图6-3 控制系pp统t课的件 3种形式
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6.1.1 机电一体化控制分类
• 2.模拟控制和数字控制
• 如图6-4所示为一典型的闭环控制系统框图，对于模拟控制 系统来说，控制器、比较器等均是由模拟器件构成，如相 减比较器通常由模拟比较器组成，控制器通常由运算放大 器组成，由此构成一个闭环控制系统，根据误差来实现控
机电一体化技术
第6章 自动控制技术
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第6章 自动控制技术
• 自动控制理论及技术是机电一体化技术中的重要技术之一， 在机电一体化产品中起着非常重要的作用。早期人们将经 典控制理论应用于模拟器件组成的控制器中，实现了良好 的控制，但是对复杂系统的控制效果并不明显。随着计算 机的出现和发展，很多控制算法和策略能够在控制器中实
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6.1.2 机电一体化控制系统的基本要求
• 评价一个控制系统好坏的指标是多种多样的，但对控制系统的基本要求 （即控制系统所需的基本性能）一般可归纳为稳定性、快速性和准确性3方
• （1）系统的稳定性。 • 稳定性就是指系统在受到扰动或者输入突变等情况下保持平衡状态的能力。
稳定性是系统工作的首要条件。由于系统中存在着惯性元件（如电感、电 容和弹簧等储能元件），当系统的各个参数选择不当时，将会引起系统的
• 数学模型来源于物理模型，将系统中的各个环节转换为物理模型，然后根 据各种定律（如动力学、热力学和电路定律等）将系统的物理模型转换成
• 机电一体化控制系统的性能包括稳态性能和动态性能。稳态性能通常指系 统对于输入信号的还原和控制能力，如系统在输入不变时的误差、最大跟
踪速度等；而动态性能则是指当输入出现扰动和突变时系统的瞬态性能，
• （2）响应的快速性。 • 快速性是指在系统稳定的前提下，当系统输出量与给定的输入量之间产生 • （3）响应的准确性。 • 准确性是指在调整过程结束后输出量与给定的输入量之间的偏差。它是衡 • 这3个基本性能要求之间存在矛盾和制约，如一个系统的响应速度越快，则
稳定性越差；而准确性越好，稳定性和快速性越差。因此，为了实现系统
• 为了获得更高的控制精度，可采用全闭环控制系统，如图6-3（c） 所示。检测装置直接安装在工作台上，可以随时测定工作台的实 际位置（即其输出信息），然后反馈送回输入端，与控制指令比 较，再根据工作台实际位置与目的位置之间的误差决定控制动作， 达到消除误差的目的。全闭环系统具有高精度的特点，但是对控 制系统具有很高要求，特别是当机械系统精度较差时，系统容易 出现振荡现象，不能稳定地工作。
6.1 机电一体化系统控制概述 6.1.1 机电一体化控制分类
机电一体化技术中采用的控制系统很多，因而控制系统的分类方 式也很多。通常按系统是否存在反馈，将系统分为开环系统和闭 环系统；而按控制器的组成又分为模拟控制和数字控制两类，前 者由模拟器件组成，后者由计算机组成。
1.开环控制和闭环控制
开环系统是一种无反馈回路的系统，如图6-1所示。它的输出量对 系统无控制作用，开环系统只能使用脉冲控制的执行机构，如步 进电动机，而不能使用直流和交流伺服电动机。简易数控机床的 进给控制就是典型的开环系统控制，输入指令通过控制装置和驱 动装置推动工作台运动到指定位置，而位置信号不再反馈。
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6.1.1 机电一体化控制分类
• 为了提高控制精度，可采用半闭环控制系统，如图6-3(b)所示。将 检测装置安装在伺服电动机轴上，这样就可以根据电动机前端的 误差来实现控制，由于不计算机械传动链的误差，该类系统的精 度和机械传动链的精度有很大关系，在机械传动精度较高的前提 下，半闭环系统具有很高的精度，并且对控制系统的要求较低。