自动控制元件及线路--绪论PPT课件

本课程特点：
涉及的知识广： 电机，传感器，功率电子技术。 实践性强：
1.讲述内容是实际元件。要接触实际元件，并 做实验。 2. 在实际中直接应用的可能性很大。
课程主要内容
第一章 直流伺服电机 第二章 交流伺服电机 第三章 步进电机 第四章 直线电机 第五章 测速发电机 第六章 旋转变压器和自整角机 第七章 轴角编码装置
自动控制 技术
控制 原理
控制 元件
导弹发射架控制系统
输入
偏差
信号
信号
位置反馈
简单的速度控制系统原理图
速度传 感器
负载
火炮随动系统方框结构图
雷 达
1
Δu
自整角
-p
-
K 执行 测速电机
减速
对象
p
0.1 控制元件的分类
按功能和作用分类：
执行元件 放大元件 测量元件 补偿元件
四大元件
1．执行元件 功能是驱动控制对象，控制或改变被控量
（功率放大器、脉宽调制型功率放大器）
4．补偿元件（校正元件）
为了确保系统稳定并使系统达到规定的精 度指标和其他性能指标，控制系统的设计者增 加的元件。作用是改善系统的性能，使系统能 正常可靠地工作并达到规定的性能指标。 （测速
发电机、校正网络等）
执行元件：电动机 测量元件：电位器 输出量：转角
(1)磁通由交流电流产生，空间中任一点的磁通 随时间变化；
(2)空间中各点的磁通不变化，但线圈位置变化， 磁链相应变化。
因此磁链可以看成是时间和位移的函数，即 Ψ=Ψ(t,x)，所以有
dΨ = Ψ dt + Ψ dx
wenku.baidu.com
t
x
dΨ = Ψ dt + Ψ dx
t
x
dψ ψ ψ dx
e=dt
=-
t
x
dt
= eT + eR
自动控制元件及线路
单 位：自动化工程系 联系方式：
本课程的基本情况
专业课 32学时
预备知识：电磁学及电路基础
教材及参考书
教 材： 《自动控制元件及线路》 梅晓榕 哈工大出版社 参考书：《自动控制元件》 葛伟亮 北京理工大学出版社
考核方式
总成绩=期末× 60%+平时× 10%+实验×30%
绪论
Fem
=
1 2
Φδ2
dRδ dδ
3）磁极间的力
同性相斥，异性相吸，与距离平方成反比。
0.3.5 圆柱面磁场间的力矩
θ0
p=1 0
90o
++
0.3.5 圆柱面磁场间的力矩
θ0
90o
180 o
p=1 0 + + + 0
0.3.5 圆柱面磁场间的力矩
θ0
90o 180o
270
360
p=1 0 + + + 0 0
RmΦ：总磁压降， RmiΦ：第i段磁压降。
0.3.3 电磁感应定律
前面讲磁场是由电流产生的。 电磁感应定律说明
变化的磁场，可以产生电势，以 及电流。
0.3.3 电磁感应定律
线圈的总磁链
Ψ = WiΦi
感应电势
e = - dΨ dt
Ψ = WΦ
e = -W dΦ dt
引起磁链变化的原因：
B=μH
从物理角度，磁场是由？产生的？ 磁场是由电流产生的。 磁场与电流的关系由？定律描述？ 安培环路定律（全电流定律）。 描述 H 与 I 的关系。
H 与I 的关系是:
Hdl I
l
n
Hili NI
i 1
I或NI：磁势。
Hili：第i段的磁压降或第i段的磁势。
0.3.2 磁路定律
变压器电势
eT
=
-
ψ t
旋转（速度）电势
eR
=
-
ψ x
dx dt
=
-V
ψ x
导线切割磁力线产生电势
e = Blv
电感不变的线圈
e = -L dI dt
0.3.4 电磁力与电磁转矩
电机、电磁铁中力的产生有两种说法： 1.磁场中的载流导线受力。 2.磁场内产生的力。 1）磁极间的相互作用力：
＊从被控制的变量看，有机械转速，机械位移， 温度，压力，流量，液位 ，重量。
＊从控制装置所在环境看，空中的飞行器 ，地面 上的自动化装置 ，大海中的现代化舰船，深海 中的潜艇。
＊有现代化设备的地方，就有自动控制技术。
＊自动控制技术： 自动控制原理 自动控制元件及线路
＊常用的元件及线路 ＊机械伺服系统
控制系统功能框图
0.2 本书的主要内容
执行元件，测量元件，功率放大元件及有关线 路。
控制电机：专为控制系统制造的电机。可作执 行元件和测量元件。
执行元件：电动机，液压元件。 测量元件：控制电机，编码器，阻容感传感器，
热电式传感器 。 功率放大元件：线性功率放大器，脉冲宽度调
制型放大器 。
同性相斥，异性相吸。 2）磁场内的磁性物体受力：
磁力（力矩）使磁路磁阻最小。
0.3.4 电磁力与电磁转矩
电机、电磁铁中力的产生
最准确的解释：
电磁力（力矩）是由磁场产生的。
0.3.4 电磁力与电磁转矩
1）磁场中的载流导体所受的 电磁力和力矩为
Fe = BlI
Te = BlIr
2）铁心表面的磁力(向外)
控制元件的发展背景
＊从自动控制的发展历史看，最初是控制机械转速。 ＊瓦特蒸汽机的转速控制被公认为是最早的自动控制
装置。 ＊现代发电厂对交流电压频率的控制，实质上就是对
发电机转速的控制。 ＊在现代机械制造业中和武器装备中，对机械位移的
控制更多。很多高级装置的控制，实质上是对位移 的控制。
＊自动控制技术应用广泛。
描述磁通与磁势之间的关系。 公式中一些物理量是近似值， 近似关系。 主要是定性关系。
0.3.2 磁路定律 铁心的磁路。 串联磁路
并联磁路
主磁路：
指定的磁路
主磁路与主磁通， 漏磁路与漏磁通。
磁路定律
Φ = Fm Rm
磁势
磁阻
Fm = WI
n
Rm = Rmi 或 1
1 n 1 = Rm 1 Rmi
0.3 电磁学的基本概念与定律
0.3.1 磁场
表示磁场强弱的物理量是磁通，Φ
单位面积的磁通是磁密，B
对某一截面S，设θ是dS法线与磁密B的夹角
穿过截面S的磁通Φ为
Φ = s BcosθdS
Φ = Φmcosθ
B, θ 不变
可以认为磁密B与 磁场强度向量H 有关。 磁场强度向量H 与B 的关系是:
（输出量）。（电机） 2．测量元件
功能是将被测量检测出来并转换成另一种 容易处理和使用的量（例如电压）。（电位器） 测量元件一般称为传感器，过程控制中又称为 变送器。 （各种传感器、旋转变压器、轴角编码装置等）
3．放大元件
功能是将微弱信号放大，分为前置放大元 件和功率放大元件两种。功率放大元件的输出 信号具有较大的功率，可以直接驱动执行元件。