自动控制系统(552)
第一章自动控制系统概述
自动控制的概念
•3（被控）对象
指被控制的生产过程或设备。可是一个设备，它是 由一些机器零件有机地组合在一起的，其作用是完 成一个特定的动作。在下面的讨论中，称任何被控 物体（如受压容器、加热炉、化学反应器或宇宙飞 船）为对象。
•4 被控量
指表征生产过程是否正常进行而需要加以控制 的物理量。通常也称为被调量。
(2) 闭环控制系统
能对输入量与输出量进行比较，并且将它们的 偏差作为控制手段，以保持两者之间预定关系 的系统，称为反馈控制系统。由于引入了被反 馈量的反馈信息，整个控制过程成为闭合的， 因此反馈控制也称为闭环控制。
输入量
控制器
对象 或过程
测量元件
闭环控制系统方框图
输出量
开环与闭环控制系统的比较
1.1 自动控制 和自动控制系统的基本概念
目的、要求: 了解人工控制与自动控制的基本概念 掌握自动控制系统的基本概念与常用术语 理解自动控制系统的组成方框图 难点: 概念:被控量,扰动 方框图
•日常生活过程中的控制系统例子---
水箱水位控制系统
被控对象：水箱 被控量：水箱水位 控制装置：杠杆 检测元件：浮球 控制手段：进水阀
• 8 反馈控制
反馈控制是指在存在扰动的情况下，力图减 小系统的输出量与参考输入量（也称参据量） （或者任意变化的希望的状态）之间的偏差， 的一种控制过程。
自动控制系统的基本概念
反馈控制系统的中所用到的术语： 给定值（参考输入值） 控制量 被控量 扰动量(内扰,外扰) 自动控制装置 = 传感器 + 控制器 + 给 定器 + 执行器 受控过程（受控对象） 控制系统 = 受控过程＋控制装置
c（t）= f ( x（t）)
自动控制系统概述
1.1 引言
自动控制概念： 是指在无人直接参与的情况下，利用 控制装置（控制器）使被控对象（如生产过程中的位 移，速度，温度，电力系统中的电压,电流,功率等物理 量，或某些化合物的成分，航空航天中的飞船姿态等） 依照预定的规律进行运动或变化。 这种能对被控对象的工作状态进行控制的系统称为自 动控制系统。它一般由控制装置和被控对象组成
负反馈：输入信号—反馈信号（输出信号） 线性定常系统根据参考输入量又可分为：
它一般由控制装置和被控对象组成
自动控制：传感器、控制器、执行器、水箱+阀门
控制器
执行器
h 水箱系统
传感器
典型的自动控制系统方框图
参考输入 元件
参 考
理想化系统
输
入
r(t) +
_
b(t)
e(t)
控制元件
偏 差
主 反 馈
执行元件 反馈元件
+
g(t)
_ 系统误差
被控对象
被 C(t) 控 量
1.3自动控制与自动控制系统
反馈：将输出量通过一定的方式送回到输入端，并与 输入信号比较产生偏差信号过程称为反馈
负反馈：输入信号—反馈信号（输出信号） 输出偏差减小
正反馈：输入信号+反馈信号 反馈控制、闭环控制:按偏差进行控制
一些基本概念
b.设计。根据分析确定控制方法：
0.6
数字——物理装置
c. 仿真：数字，物理仿真，反复进行
0.4
d.实现：制作，调试、重购。
0.2
0 0
1
2
3
4
5
第一章 自动控制系统概述
+ 杠 杆
-
自动控制系统
V5、V10为稳压管 R5、C5、R23构成电压微分负反馈
晶闸管直流调速装置电路原理图
2.2uF/16V
R22
+
C8
R21 V11
C7
100uF/16V 200uF/16V
5
2.2uF/16V
GND R17
R14
1K
500
R18
RP3
V19
2M
2
V10 3
20K R23
7
4
10K
V38
RP4
3DG4E
∞ ∞
4 7μ 0 .1μ +
∞
U01
0V
U02
U/f比例控制方式
+VCC
GI
GAR
给定积分器 绝对值变换器
RP1
Ug 1
u
Ug
t
u
U abs
t
-VC C
- U fi
电压控制 环节
- U fv
~50HZ TA
UR
Ld
Cd
VSI 正、反向
频率控制 环节
转速开环的U/f比例控制异步电动机调速系统
M 3~
+15V 16
0.3V m
UT
R4
8 P8
n V1
5K1
7
GND
V2 V3
C03.01uF
R8 30K
C2 0.47uF
11
12
R10 0.4~1V
约1.7V
V5 V4
V6
0.3V
V7
0.7V
V10
V9 V8
GND V14
V11
1
V15
自动控制系统
自动控制系统1. 概述自动控制系统是指利用计算机和传感器等设备通过反馈控制方法，自动地对某一对象或过程进行控制的系统。
它广泛应用于工业生产、交通运输、环境监测等领域，起到提高生产效率和质量、节约能源、保护环境等作用。
自动控制系统由四个基本组成部分组成：测量装置、控制装置、执行机构和控制对象。
测量装置用于采集控制对象相关的数据，控制装置根据测量结果制定控制策略，执行机构根据控制装置的指令完成对控制对象的控制。
2. 控制方式自动控制系统有多种控制方式，常见的有开环控制和闭环控制。
2.1 开环控制开环控制是指控制装置根据预先设定的规律或规则向执行机构发送控制信号，而没有根据实际输出进行调整。
开环控制容易受到外界干扰的影响，控制精度较低。
2.2 闭环控制闭环控制是通过测量控制对象的实际输出，并将其与预期输出进行比较，从而调整控制装置的输出信号，使得实际输出与预期输出尽可能接近。
闭环控制具有较高的控制精度和鲁棒性，能够适应不断变化的工作条件。
3. 控制算法自动控制系统的控制算法是实现控制策略的核心。
常见的控制算法包括比例控制、积分控制和微分控制。
3.1 比例控制比例控制是根据误差的大小，按照一定的比例关系进行调整控制装置的输出信号。
比例控制能够快速响应系统的变化，但对于系统的稳定性和超调量控制较差。
3.2 积分控制积分控制是根据误差的累积值进行调整控制装置的输出信号。
积分控制能够消除稳态误差，但对于系统的动态响应较差。
3.3 微分控制微分控制是根据误差的变化率进行调整控制装置的输出信号。
微分控制能够增强系统的动态响应，但对于噪声的敏感性较高。
4. 应用领域自动控制系统广泛应用于各个领域，以下是几个典型的应用领域。
4.1 工业生产在工业生产中，自动控制系统可以进行生产过程的自动化控制，提高生产效率和质量。
例如，在汽车制造过程中，自动控制系统可以精确控制机器人的动作，完成车身焊接、喷涂等工作。
4.2 交通运输自动控制系统在交通运输领域可以实现交通信号灯的智能控制、自动驾驶汽车的导航和路径规划等功能，提高交通效率和安全性。
自动控制系统课件第一章1
目 录
• 自动控制系统概述 • 自动控制系统的基本组成 • 自动控制系统的分类 • 自动控制系统性能指标
01
CATALOGUE
自动控制系统概述
定义与特点
定义
自动控制系统是一种通过自动调节、 控制和监视设备或过程的系统，以达 到预定的目标或指标。
特点
自动控制系统具有自动化、快速响应 、高精度、高可靠性等特点，能够提 高生产效率、降低能耗和减少人工干 预。
实际输出与期望输出之间 的差值。
误差
动态误差 静态误差
快速性
响应时间
系统从开始响应到达到稳态所需的时间。
上升时间
系统从稳态的0%上升到稳态的90%所需的时间。
峰值时间
系统从开始响应到达到峰值所需的时间。
THANKS
感谢观看
04
CATALOGUE
自动控制系统性能指标
稳定性
1 2
稳定系统
在受到一定扰动后，系统能够回到原来的平衡状 态。
不稳定系统
在受到扰动后，系统无法回到原来的平衡状态。
3
稳定判据
用于判断系统稳定性的准则，如劳斯判据、赫尔 维茨判据等。
准确性
系统在过渡过程中，误差 的大小和性质。
系统处于稳态时，误差的 大小和性质。
02
CATALOGUE
自动控制系统的基本组成
控制器
控制器是自动控制系统的核心部分，负责接收来自传感器的信号，并根据 设定的控制算法产生控制信号，以控制执行器的动作。
控制器的种类繁多，常见的有比例控制器、积分控制器、微分控制器等。
控制器的设计需根据被控对象的特性和控制要求进行选择和调整，以达到 最佳的控制效果。
自动控制系统的概念和组成
自动控制系统的概念和组成
自动控制系统是一种将输入信号转化为输出信号的系统，以实现对系统或过程的自动调节、控制和运行。
它通过感知和测量系统的状态或参数，并根据预设的目标或规则对系统进行调节和控制，使系统能够稳定运行、实现所需的输出。
自动控制系统由以下几个基本组成部分构成：
1. 传感器或测量器件：用于感知和测量系统或过程的状态、参数或特征。
传感器可以采集温度、压力、流量、速度等物理量，或者采集图像、声音等非物理信号。
2. 控制器：根据传感器采集到的信号，经过计算和处理后，生成控制信号。
控制器的核心功能是对系统进行实时的监测、分析和决策，以保证系统能够达到所需的输出。
3. 执行器：根据控制信号的指令，改变系统或过程的状态或参数。
执行器可以是电机、阀门、喷嘴等，用于控制机械、电气、流体等系统。
4. 反馈环路：用于实现对系统输出的连续监测和修正。
通过将执行器的输出信号再次反馈给控制器进行比较，可以实时检测和修正系统的偏差，确保系统稳定工作。
5. 人机界面：为操作员提供对系统的监控和操作界面，方便操作员设置参数、监测状态、进行诊断和故障处理等。
人机界面可以是显示屏、键盘、鼠标等。
综上所述，自动控制系统的概念是以传感器为输入，通过控制器生成控制信号，再通过执行器改变系统状态，最后通过反馈环路不断修正，实现对系统或过程的自动调节、控制和运行。
自动控制系统简介
第二章自动控制系统随着生产和科学技术的发展，自动控制广泛应用于电子、电力、机械、冶金、石油、化工、航海航天、核反应等各个学科领域及生物、医学、管理工程和其他许多社会生活领域，并为各学科之间的相互渗透起到促进作用。
自动控制技术的应用，不仅使生产过程实现了自动化，改善了劳动条件；同时全面提高了劳动生产率和产品质量、降低了生产成本、提高了经济效益；在人类征服大自然、探索新能源、发展新技术和创造人类社会文明等方面都具有十分重要的意义。
可以说，自动控制已成为推动经济发展，促进社会进步所必不可少的一门技术，掌握有关自动控制的知识显得越来越重要。
§2.1自动控制系统概述所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使整个生产过程或工作机械自动地按预选规定的规律运行，达到要求的指标；或使它的某些物理量按预定的要求变化。
所谓系统，就是通过执行规定功能、实现预定目标的一些相互关联单元的组合体。
自动控制系统就是为实现某一控制目标所需要的所有装置的有机组合体。
例如，家用电冰箱能保持恒温；高楼水箱能保持恒压供水；电网电压和频率自动保持不变；火炮根据雷达指挥仪传来的信息，能够自动地改变方位角和俯仰角，随时跟踪目标；人造卫星能够按预定的轨道运行并返回地面；程序控制机床能够按预先排定的工艺程序自动地进刀切削，加工出预期几何形状的零件；焊接机器人能自动地跟踪预期轨迹移动，焊出高质量的产品。
所有这些自动控制系统的例子，尽管它们的结构和功能各不相同，但它们有共同的规律，即它们被控制的物理量保持恒定，或者按照一定的规律变化。
自动控制系统中常用的名词术语系统——系统是由被控对象和自动控制装置按一定方式联结起来的，以完成某种自动控制任务的有机整体。
在工程领域中，系统可以是电气、机械、气动和液压或它们的组合。
不同的系统所要完成的任务也不同。
有的要求某物理量(如温度、压力、转速等)保持恒定，有的则要求按一定规律变化。
输入信号——作用于系统的激励信号定义为系统的控制量或参考输入量。
自动控制系统概述ppt课件
拉普拉斯变换
拉氏变换的实质：将实变量t的函数f（t），变换成复变量s（s=α+jβ）的函数F（s）。
F (s) f (t)estdt L[ f (t)] 0
其中： f (t) 为原函数， F(s) 为拉氏变换式（或象函数）
记为：
拉氏 变换 F(s) L[ f (t)]
第一节 自动控制系统的组成
进
料
口
调
节
器
变
送
器
执 行 器
进
料
口
调
节
器
变
送
器
进 料 口
变 送 器
控 制 站
执
执
行
行
器
器
控制系统的 4 个基本环节：
被控对象、检测仪表(测量变送环节)、控制器、执行器
几个常用术语 ：
（1）被控对象 需要实现控制的设备、机械或生产过程称为被控对象，简称对象。 （2）被控变量 对象内要求保持一定数值（或按某一规律变化）的物理量称为被控
y (t ) B
e()
Sp
B
C
稳定误差范围： 2％ 或者 5％的新稳态值
0
t1
t2
t3
t
超调量σ： B/C *100%
衰 减 比n： n B / B
余差 e(∞)： e()
过渡时间tp： 振荡周期：
t p t3 t2 t1
自动控制系统希望的结果： •最大偏差（超调量）？ •答：越小越好 •衰减比？
的测量值而非实际值，因此，在控制系统中通常把设定值与测量值之差定义为偏 差。
第二节 自动控制系统的方块图：
一、信号和变量：
+
自动控制系统的组成及分类
自动控制系统的组成及分类
一、系统组成
自动控制系统主要由控制器、受控对象、执行机构和反馈通路组成。
1. 控制器：控制器的功能是接受操作人员的指令，以及对由检测装置得到的被控量进行一定的处理，以控制受控对象的控制量的大小，以满足系统的性能要求。
控制器有多种分类，按能量关系可分为电动、气动、液压、机械和混合型等；按信息传递方式可分为开环和闭环等。
2. 受控对象：受控对象又称被控对象，是指在自动化系统中需要控制的设备或装置。
受控对象根据不同的要求和控制方案，可以是一个单台设备、一条生产线或一个系统。
3. 执行机构：执行机构是自动控制系统中的重要组成部分，它的作用是根据控制器的输出信号，产生相应的动作，驱动被控对象，以改变受控量的状态。
常见的执行机构有伺服电动机、步进电机等。
4. 反馈通路：反馈通路是指把被控量的变化通过传感器和转换装置变成电信号，再传输给控制器，以实现系统的闭环控制。
反馈通路由传感器、转换装置和控制器等组成。
二、分类方式
自动控制系统有多种分类方式，以下列举几种常见的分类方式：
1. 按控制系统类型分类：可分为开环控制系统和闭环控制系统。
开环控制系统是指系统的输出只受输入的控制，与系统的过去状态无关；而闭环控制系统是指系统的输出不仅受输入的控制，还与系统的过去状态有关。
2. 按控制方式分类：可分为程序控制和随动控制。
程序控制是指系统按照预定的程序进行控制；随动控制是指系统根据被控量的变化实时调整控制参数。
3. 按控制变量的数量分类：可分为单变量控制系统和多变量控制系统。
单变量控制系统是指系统只有一个被控量；多变量控制系统是指系统有多个被控量。
自动控制系统基本概念
7
五、自动控制分类 1. 自动检测系统：P、Q、T、H检测 2. 自动保护系统：对参数的保护控制 3. 定值控制系统：将参数稳定在一定范围,
又称自动调节系统 4. 自动操纵系统：程序控制 5. 随动控制系统：自动跟踪系统
8
六、自动控制系统的方框图 1、方框图：反映系统各组成部分之间的相
4
二、自动控制系统的定义 • 自动控制是在人不直接参与的情况下,利
用外加的设备或装置,使整个生产过程或 工作机械被控对象自动地按预定规律运 行,或使某个参数被控参数按预定要求变 化.
• 自动调节系统是利用自动化装置克服干 扰,把偏离给定值的被调参数调回到给定 值上的系统.
5
三、自动控制系统的组成
31
四微分控制D控制
• 控制器的输出变化量与偏差变化速度成 正比.
P
TD
de dt
• 对变化速度快的偏差,微分调节输出变化 值也大,有超前调节功能.
• 对不变化的偏差,微分控制不起作用,也不 能消除余差.
32
阶跃输入时微分调节器特性
33
微分时间对过渡过程的影响
34
五比例积分微分PID控制系统 1. 控制器的输出为三部分输出之和. 2. 当偏差刚出现时,微分作用立即变化因
•
它根据偏差是否存在来动作.它的输出与偏差对时间的
积分成比例,只有当余差完全消失,积分作用才停止.其实质就是消
除余差.但积分作用缓慢,使最大动偏差增大,延长了控制时间.用
积分时间TI表示其作用的强弱,TI越小,积分作用越强,积分作用太
强时,也易引起振荡.
• 微分控制
.它的输出与输入偏差变化
自动控制系统
自动控制系统
比较图1-1中闭环控制系统与开环控制系统，很容易发现它们的区别。闭环控制系统不 仅有一条从输入端到输出端的前向通路，还有一条从输出端到输入端的反馈通路。输出量通 过一个测量变送元件反馈到输入端，与输入信号比较后得到偏差信号来作为控制器的输入， 反馈的作用是减小偏差，以达到满意的控制效果。从信号传递关系上，它形成了一个闭合回 路，闭环控制又称为反馈控制。
“自动控制理论”是自动控制学科的基础理论，理论性较强。该篇的主要任务是研究 与讨论控制系统的一般规律，从而设计出合理的自动控制系统，满足工农业生产和各种工程 上的需要。
自动控制系统
1.2 自动控制简史
1.2.1 经典控制理论
早在经典控制理论学科形成之前，反馈控制的思想，即应用负反馈来实现自动控制的 系统已经在实际中得到了应用。在公元前11世纪，中国、古埃及和巴比伦发明了自动计时 装置。汉代，马钧发明了指南车，明代出现了有过程控制思想的提花织布机。18世纪中叶， 瓦特为控制蒸汽机速度而设计的离心调节器被认为是自动控制领域的第一项重大成果。
自动控制系统
1.2.2 现代控制理论
从60年代开始，为了适应空间技术与军事技术发展的需要，现代控制理论得到了长足 的发展，它主要以分析和设计复杂控制系统为目标。
现代控制理论研究所使用的数学工具主要是状态空间分析方法，研究对象更为广泛， 如线性系统与非线性系统、定常系统与时变系统、多输入—多输出系统等。现代控制理论的 发展与是计算机发展的衍生物。
自动控制系统的分类和品质指标
自动控制系统的分类和品质指标1.根据控制对象的性质分类：连续控制系统和离散控制系统。
连续控制系统是指被控对象和控制器的输入和输出都是连续的，如电机的转速控制系统；离散控制系统是指被控对象和控制器的输入和输出是离散的，如数字逻辑控制系统。
2.根据控制方式分类：开环控制系统和闭环控制系统。
开环控制系统是指控制器的输出不受被控对象状态的反馈影响，控制结果只依赖于被控对象的输入，如电视遥控器控制电视机的开关和音量；闭环控制系统是指控制器的输出通过传感器获得被控对象的状态反馈信息，根据反馈信息进行调整，如汽车上的自动驾驶系统。
3.根据控制器的性质分类：线性控制系统和非线性控制系统。
线性控制系统是指被控对象和控制器之间的关系可以用线性方程或线性差分方程描述，如传统的PID控制系统；非线性控制系统是指被控对象和控制器之间的关系不可用线性方程或线性差分方程描述，需要使用非线性控制算法进行设计，如模糊控制和神经网络控制。
品质指标是用来评价自动控制系统性能好坏的指标，常见的有以下几个方面：1.稳定性：指系统的输出能够在有限时间内收敛到一个稳定的状态，不会产生震荡或发散。
稳定性是评价自动控制系统最基本且最重要的性能指标。
2.快速性：指系统的输出能够在规定的时间内快速达到稳定状态。
快速性越高，系统的响应速度就越快。
3.精确性：指系统的输出与期望值之间的偏差程度。
精确性越高，系统的控制效果越好。
4.鲁棒性：指系统对于参数变化、干扰和噪声的鲁棒性能。
鲁棒性越好，系统对外界干扰的抵抗能力越强。
5.动态性：指系统响应时间的快慢和输出过程中的波动程度。
动态性越好，系统越能够适应复杂的工况需求。
6.经济性：指系统的设计成本、运行成本和维护成本。
经济性越好，系统的运营费用越低。
以上是自动控制系统的分类和品质指标的基本介绍，不同的自动控制系统根据其应用领域、控制目标和技术要求的不同，可能会使用不同的分类标准，并要求不同的品质指标。
在实际应用中，需要根据具体的需求和情况进行系统设计和性能评估，以确保自动控制系统的性能和品质达到预期的要求。
自动控制系统
自动控制系统10.1概述自动控制系统（ automatic control systems）是指在无人直接参与下可使生产过程或其他过程按期望规律或预定程序进行的控制系统。
自动控制系统是实现自动化的主要手段，简称自控系统。
主要由控制器，被控对象，执行机构和变送器四个环节组成。
按控制原理的不同，自动控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统；按给定信号分类，自动控制系统可分为恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。
10.2自动控制系统的优点化工生产过程中，我们可以跟据控制要求选择合理的控制方案。
化工流程自动化控制具有诸多优点：（1）提高关键工艺参数的操作精度，从而提高产品的质量或收率；（2）保证化工流程安全、稳定的运行；（3）对间歇过程，还可减少批间差异，保证产品质量的稳定性和重复性；（4）降低工人的劳动强度，减少人为因素对化工生产过程的影响。
由此可见，强化化工流程的自动控制，是化工生产过程发展的必然趋势和方向。
10.3自动控制系统的基本要求各种自动控制系统，为厂完成一定任务，要求被控量必须迅速而准确地随给定量变化而变化，并且尽量不受任何扰动的影响。
然而，实际系统中，系统会受到外作用，其输出必将发生相应的变化。
因控制对象和控制装置以及各功能部件的特征参数匹配不向，系统在控制过程中性能差异很大．甚至因匹配不当而不能正常工作。
因此，工程上对自动控制系统性能提出了一些要求，主要有以下三个方面。
1、稳定性所谓系统稳定指受扰动作用前系统处于平衡状态，受扰动作用后系统偏离了原来的平衡状态，如果扰动消失以后系统能够回到受扰以前的平衡状态，则称系统是稳定的。
如果扰动消失后，不能够回到受扰以前的平衡状态．甚至随时间的椎移对原来平衡状态的偏离越来越大，这样的系统就是不稳定的系统。
稳定是系统正常工作的前提，人稳定的系统是根本无法应用的.2、难确性它是对稳定系统稳态性能的要求。
稳态性能用稳态误差来表示，所谓稳态误差是指系统达到稳态时被控量的实际值和希望值之间的误差，误差越小，表示系统控制精度越高越准确。
自动控制系统
自动控制系统自动控制系统是一种通过传感器获取信息，并根据预设的规则进行反馈控制的系统。
它广泛应用于各个领域，如工业生产、交通运输、能源管理、环境监测等。
自动控制系统的出现极大地提高了生产效率和产品质量，同时也带来了便利和舒适。
一、自动控制系统的基本原理自动控制系统的核心是反馈控制原理。
它利用传感器感知环境或系统当前状态的信息，然后通过控制器对系统进行控制。
控制器根据预设的控制规则，计算出控制信号，并将其发送给执行器实施控制。
执行器对控制信号做出响应，改变系统的输入或输出，从而实现对系统的控制。
二、自动控制系统的组成自动控制系统由传感器、控制器和执行器三部分组成。
传感器负责感知环境或系统的信息，并将其转换为可处理的电信号。
控制器根据传感器提供的信息，通过程序或逻辑运算，计算出控制信号。
执行器根据控制信号的输入，对系统进行控制。
例如，在一个简单的温度控制系统中，温度传感器负责感知系统的当前温度，控制器会根据预设的温度范围，计算出对应的控制信号，例如打开或关闭加热器。
执行器根据控制信号的输入，实施相应的动作，调整系统的温度。
三、自动控制系统的应用领域1. 工业生产：自动控制系统在工业生产中起到了至关重要的作用。
它可以控制生产过程中的温度、压力、流量等参数，确保产品的质量和一致性。
同时，自动控制系统还可以实现生产线的自动化，提高生产效率，减少人力投入。
2. 交通运输：自动控制系统在交通运输中的应用非常广泛。
例如，在地铁系统中，自动控制系统可以确保列车的平稳运行和准时到站。
在交通信号灯控制中，自动控制系统可以根据交通流量实时调整信号灯的时间，提高道路的通行效率。
3. 能源管理：自动控制系统在能源管理中起到了重要的作用。
它可以监测和控制能源的消耗和使用，如电力、水资源等。
通过自动控制系统的优化调节，可以降低能源的浪费和环境污染。
四、自动控制系统的优势1. 高效性：自动控制系统可以实时监测和调整系统的参数，实现精确的控制。
自动控制系统绪论
Te
直流电动机电枢串电阻调速机械特性
➢n0不同， Δn相同： 高转速时，转速稳定
➢性好〔s小〕；低转 速时，转速的稳定性差 〔s大〕。
n
n0a
∆ nNa
A
a n0
直流电动机调压调速机械特性
❖ 工程设计时以最低速特性所对应的静差率为 依据。
➢ 此时为电动机最困难的工作条件；
❖ 没有调速范围的限制，静差率的值可以很小 〔高速时静差率很小〕，离开D谈s无意义。
调速范围、静差率和额定速降之间的关系
设：电机额定转速nnom为最高转速，转速降落为 nnom， 那么按照上面分析的结果，该系统的静差率应该是最低速 时的静差率，即
snnom nnom n0min nminnnom
于是，最低转速为 n m in n s n o m n n o m (1s)s n n o m
➢ 恒转矩负载
恒张力卷取机、开卷机、卷扬机、机床主轴
〔二〕指标
调速指标动 静态 态指 指标 标跟 抗 静 调随 干 差 速性 扰 率 范指 性 围标 指标
1.动态指标
10.跟随性能指标：对给定输入应该能不失 真地准确跟踪
➢ 上升时间tr ➢ 峰值时间tp ➢ 调节时间ts ➢ 超调量σ
❖ 20 抗扰性能指标：标志系统抵抗扰动的能力
❖ 基速以上和基速以下 基速：95％额定转速或额定转速 基速以下：低于基速的速度下进行调速 基速以上：高于基速的速度下进行调速
➢ 直流电机的弱磁升速 ➢ 变频调速的基频以上的恒压运行 ➢ 双馈调速的发电回馈制动运行
*一般情况下，工业生产设备均要求在基速以下进行调速， 只有少数机械由于工况的需要，才在基速以上进行调速。
而调速范围为
D nmax nnom nmin nmin
自动控制系统的分类
自动控制系统的分类常用的自动控制系统分类方法如下。
1．按控制原理的不同自动控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统。
1）开环控制系统在开环控制系统中，系统输出只受输入的控制，控制精度和抑制干扰的特性都比较差。
开环控制系统中，基于按时序进行逻辑控制的称为顺序控制系统，由顺序控制装置、检测元件、执行机构和被控工业对象所组成。
主要应用于机械、化工、物料装卸运输等过程的控制及机械手和生产自动线。
2）闭环控制系统闭环控制系统是建立在反馈原理基础之上的，利用输出量同期望值的偏差对系统进行控制，可获得比较好的控制性能。
闭环控制系统又称反馈控制系统。
2．按给定信号（输入量）的变化规律分类自动控制系统可分为恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。
1）恒值控制系统若系统输入量为一定值，要求系统的输出量也保持恒定，此类系统称为恒值控制系统。
这类控制系统的任务是保证在扰动作用下被控量始终保持在给定值上，在生产过程中的恒转速控制、恒温控制、恒压控制、恒流量控制、恒液位高度控制等大量的控制系统都属于这一类系统。
对于恒值控制系统，着重研究各种扰动对输出量的影响，以及如何抑制扰动对输出量的影响，使输出量保持在预期值上。
恒值控制系统又称为自动调节系统，其主要特征是给定量不变。
2）随动控制系统给定值按未知时间函数变化，要求输出跟随给定值的变化而变化，如跟踪卫星的雷达天线系统。
随动系统的输入信号是一个随时间任意变化的函数（事先无法预测其变化规律），系统的任务是在存在扰动的情况下，保证输出量以一定的精度跟随输入信号的变化而变化。
在这种系统中，输出量通常是机械位移、速度或加速度。
随动系统中，若给定量变化是任意的，则称为自动跟踪系统或伺服系统，研究的重点是系统输出量跟随输入量的准确性和快速性。
随动系统在工业、交通和国防等部门有着极为广泛的应用，如机床的自动控制、舰船的操舵系统、火炮控制系统及雷达导航系统等。
3）程序控制系统若系统的输入量按一定的时间函数变化，但其变化规律是预先知道和确定的，给定值按一定时间函数变化，要求输出量与给定量的变化规律相同，此类系统称为程序控制系统。
自动控制系统概念
自动控制系统概念嘿，朋友们！今天咱来聊聊自动控制系统这个神奇的玩意儿。
你说自动控制系统像不像一个特别厉害的管家呀？它呀，能悄咪咪地把一切都安排得妥妥当当。
比如说家里的空调，你设定好温度，它就会自动调节，让你一直处在舒适的环境里，这不就像个贴心的小管家嘛！想象一下，一个大工厂里，各种机器设备轰隆隆地运转着。
要是没有自动控制系统来帮忙，那得需要多少人时刻盯着、调整着呀！那场面，简直不敢想，肯定乱成一锅粥啦！自动控制系统就不一样啦，它能精准地控制着每一个环节，就像有一双无形的大手，把一切都掌控得稳稳的。
咱再说说交通信号灯吧，它也是一种自动控制系统呢！它根据设定好的时间，一会儿变红，一会儿变绿，指挥着车辆和行人有序地通过路口。
要是没有它，那马路上还不得乱套呀！这就好像一场精彩的舞蹈表演，自动控制系统就是那个优秀的导演，让一切都那么和谐、有序。
在很多领域，自动控制系统都发挥着巨大的作用呢！它能提高效率，保证质量，还能让人们省不少心。
就好像你有个特别靠谱的朋友，啥事儿交给他，你就放心吧！你看那自动化的生产线，产品一个接一个地快速生产出来，又快又好。
这可都是自动控制系统的功劳呀！它能让机器们精准地配合，不出一点差错。
还有咱家里的智能电器，什么智能冰箱、智能洗衣机，不都是靠着自动控制系统来变得那么好用嘛。
它们能根据你的习惯和需求，自动调整工作模式，多方便呀！自动控制系统是不是特别神奇呀？它就像一个隐藏在幕后的大功臣，默默地为我们的生活和工作带来便利。
我们享受着它带来的好处，却常常忽略了它的存在。
总之，自动控制系统真的是太重要啦！它让我们的生活变得更加美好，更加便捷。
我们可不能小瞧了它哟！原创不易，请尊重原创，谢谢!。
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第五章 系统的人机界面设计及 第552讲
本讲主要内容： 第五节
触摸屏的使用方法 PROTOOL 6.0 的使用入门及TP270的网络通讯
三、常用组态显示元素和控件 四、窗口显示区域的拆分设置
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第五节 PROTOOL 6.0 的使用入门及 TP270的网络通讯
符号库中的图形，如果与PLC进行连接就能变成动态显示元素。
符号库图标如下图所示：
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三、常用组态显示元素和控件
进入画面组态编辑状态，点击符号库，选择适当位置然后再点击
一下，将粘在光标上的“图标”放下。进入符号选择对话窗口。
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三、常用组态显示元素和控件
进入画面组态编辑状态，点击符号库，选择适当位置然后再点击
模拟运行方法一般用举例来说明。
例1：某自动控制系统中的一个HMI如图所示，假设S7－300PLC的 数据地址DBD20中的数据控制1号管道的阀门。
试制作液体在该管道内流动的动画组件来表示阀的开关状态。
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三、常用组态显示元素和控件
4、ProTooL中的模拟运行方法
模拟运行方法一般用举例来说明。
4、ProTooL中的模拟运行方法
模拟运行方法一般用举例来说明。
例1：某自动控制系统中的一个HMI如图所示，假设S7－300PLC的 数据地址DBD20中的数据控制1号管道的阀门。
试制作液体在该管道内流动的动画组件来表示阀的开关状态。
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三、常用组态显示元素和控件
4、ProTooL中的模拟运行方法
指定设定值、触发功能、打开画面和确认消息。可以给控件分配一 个口令级，以防止被未经授权的用户操作。
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三、常用组态显示元素和控件
1、静态与动态显示元素
ProTool中有两种类型的显示元素：静态显示元素和动态显示元素
① 静态显示元素 静态显示元素是没有链接到PLC或网络上的文本块和图形。它们
试制作液体在该管道内流动的动画组件来表示阀的开关状态。
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三、常用组态显示元素和控件
4、ProTooL中的模拟运行方法
模拟运行方法一般用举例来说明。
例1：某自动控制系统中的一个HMI如图所示，假设S7－300PLC的 数据地址DBD20中的数据控制1号管道的阀门。
试制作液体在该管道内流动的动画组件来表示阀的开关状态。
一、 PROTOOL 6.0的安装与启动过程 Touch Panel 简称TP
1、ProTool 组件的系统要求 2、组态软件ProTool 6.0的安装条件 3、组态软件ProTool 6.0 的安装步骤
注意：在安装ProTool前，要卸载以前的所有版本；在安装ProTool
前先安装SIMATIC STEP 7软件。 4、组态软件ProTool 6.0的启动步骤
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第五节 PROTOOL 6.0 的使用入门及 TP270的网络通讯
二、项目(工程)的创建
目的：①选择操作单元的型号，②选择PLC的型号的及通讯协议
1、创建项目(工程)时的基础知识 ①系统结构组态
②定义操作原则
③项目窗口结构 项目中的数据以对象的形式存储，对象以树形结构排列。
2、项目创建步骤
固定窗口 基本区域
②固定窗口 如果在窗口复选栏内选择固定窗口，如上图所示。那么固定窗口 就一直显示在此工程项目所有窗口内。它使用基本区域的上部。 如果在窗口复选栏内不选择固定窗口，那么整个的屏幕都是基本区域。
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四、窗口显示区域的拆分设置
2、窗口的拆分设置
固定窗口 基本区域
③消息指示器 消息指示器是当至少有一条报警消息在排队时，显示在操作单元上的一 个符号，如上图所示。它指示报警消息仍然存在于操作单元上。尽管，它的 大小不能改变，但能改变它的位置。
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第五节 PROTOOL 6.0 的使用入门及 TP270的网络通讯
三、常用组态显示元素和控件
显示元素的用途 操作员使用显示元素在触摸屏上监控机器或系统。可以在触摸 屏上将当前信息，如来自PLC的实际值、过程和操作模式以及故障， 显示为数字值、纯语言或图形。 控件的用途：
操作员在触摸屏上使用控件来直接干预过程。例如，它们用于
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三、常用组态显示元素和控件
②动态显示元素
动态显示元素可以通过变量链接到PLC或网络上。它们把来自 PLC的当前值以字母数字或图形形式可视化。动态显示元素可以在运 行时自动地改变它们在触摸屏上的显示，而无需操作员介入。 动态显示元素可以用于与监控过程、机器或系统相关的所有任务。 动态显示元素有：–输出域 、–状态域 、–棒图、– 趋势视图、来 自SIMATIC HMI符号库的对象、ProTool中的控件等
对用户输入不作出反应，并且在运行时不能在触摸屏上被修改。例如，
将静态显示元素用于系统画面、或者文本或图形解释(用于控件和动 态显示元素)。 静态显示元素有：–静态文本、–向量图形、位图形
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三、常用组态显示元素和控件
②动态显示元素
动态显示元素可以通过变量链接到PLC或网络上。它们把来自 PLC的当前值以字母数字或图形形式可视化。动态显示元素可以在运 行时自动地改变它们在触摸屏上的显示，而无需操作员介入。 动态显示元素可以用于与监控过程、机器或系统相关的所有任务。 动态显示元素有：–输出域 、–状态域 、–棒图、– 趋势视图、来 自SIMATIC HMI符号库的对象、ProTool中的控件等
三、常用组态显示元素和控件
4、ProTooL中的模拟运行方法
模拟运行方法一般用举例来说明。
例1：某自动控制系统中的一个HMI如图所示，假设S7－300PLC的 数据地址DBD20中的数据控制1号管道的阀门。
试制作液体在该管道内流动的动画组件来表示阀的开关状态。
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三、常用组态显示元素和控件
4、ProTooL中的模拟运行方法
模拟运行方法一般用举例来说明。
例1：某自动控制系统中的一个HMI如图所示，假设S7－300PLC的 数据地址DBD20中的数据控制1号管道的阀门。
试制作液体在该管道内流动的动画组件来表示阀的开关状态。
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三、常用组态显示元素和控件
4、ProTooL中的模拟运行方法
一下，将粘在光标上的“图标”放下。进入符号选择对话窗口。
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三、常用组态显示元素和控件
3、ProTooL中的符号库
在ProTool中有一个供组态编辑者使用的符号库，符号库：这是
一个包含了涉及工程和生产领域的图形的综合库。库包含：阀、电机、 罐、传送带、热交换单位和加热设备。 符号库中的图形，如果与PLC进行连接就能变成动态显示元素。 符号库图标如下图所示：
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四、窗口显示区域的拆分设置
2、窗口的拆分设置
基本区域
①基本区域 基本区域覆盖整个屏幕，如上图所示。所有其它区域叠加在基本 区域上面。基本区域的位置与尺寸不能改变。画面在基本区域中组 态。因此基本区域的内容随调用的画面而改变。
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四、窗口显示区域的拆分设置
2、窗口的拆分设置
例1：某自动控制系统中的一个HMI如图所示，假设S7－300PLC的 数据地址DBD20中的数据控制1号管道的阀门。
试制作液体在该管道内流动的动画组件来表示阀的开关状态。
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三、常用组态显示元素和控件
4、ProTooL中的模拟运行方法
模拟运行方法一般用举例来说明。
例1：某自动控制系统中的一个HMI如图所示，假设S7－300PLC的 数据地址DBD20中的数据控制1号管道的阀门。
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三、常用组态显示元素和控件
4、ProTooL中的模拟运行方法
模拟运行方法一般用举例来说明。
例1：某自动控制系统中的一个HMI如图所示，假设S7－300PLC的 数据地址DBD20中的数据控制1号管道的阀门。
试制作液体在该管道内流动的动画组件来表示阀的开关状态。
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例如，通过改变颜色或闪烁，动态属性可以用来指示在某种情况下控件
上要求操作员进行输入。此外，可以在触摸屏上通过事件来显示和隐 藏控制单元，以使得操作更容易。等等
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三、常用组态显示元素和控件
3、ProTooL中的符号库
在ProTool中有一个供组态编辑者使用的符号库，符号库：这是
一个包含了涉及工程和生产领域的图形的综合库。库包含：阀、电机、 罐、传送带、热交换单位和加热设备。
例1：某自动控制系统中的一个HMI如图所示，假设S7－300PLC的 数据地址DBD20中的数据控制1号管道的阀门。
试制作液体在该管道内流动的动画组件来表示阀的开关状态。
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四、窗口显示区域的拆分设置
在工程项目开始组态以前，首先将操作单元(触摸屏或OP操作板)的显 示区域可拆分设置成不同的区域。 1、进入与退出拆分设置窗口 ① 在菜单栏内选择“系统”→“画面/键”进入窗口显示拆分设置对话窗 口。 ② 拆分设置显示窗口，然后按下确定键退出。
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四、窗口显示区域的拆分设置
2、窗口的拆分设置
固定窗口 基本区域
消息窗口