第7章控制基本概念
合集下载
自动控制原理第7章_非线性控制系统
7.2 相平面法
1. 基本概念 2. 相平面图的绘制 3. 线性系统的相轨迹 4. 非线性系统的相平面分析
7.2 相平面法
1. 基本概念 相平面法是一种求解二阶常微分方程的图解方法。 1) 相平面图 f ( x, x ) 0 x 二阶系统的数学描述 ，得下列一阶微分方程组 设x1=x，x2= x
非线性系统一般理解为非线性微分方程所描述的
系统。 线性系统的本质特征是叠加原理，因此非线性系 统也可以理解为不满足叠加原理的系统。
7.1 概述
2. 典型的非线性特性
1) 饱和特性
2) 死区特性
3) 间隙特性(滞环特性)
4) 变放大系数特性
5) 继电器特性
7.1 概述
1) 饱和特性
x(t) k 0 a e(t)
数学表达式
ke(t ) x(t ) ka signe(t )
1 signe(t ) 1 不定
e(t ) a e(t ) a
-a
符号函数(开关函数)
e(t ) 0 e(t ) 0 e(t ) 0
图 7.2 饱和特性
a – 线性域宽度 k – 线性域斜率
(d)半稳定极限环
(a) 可通过实验观察到。设计时应尽量减少极限环 的大小，以满足系统的稳态误差要求。
(b) 不能通过实验观察到。设计时应尽量增大极限 环的大小，以扩大系统的稳定域。
(c)、(d)不能通过实验观察到。(c)不稳定。(d)稳 定，但过渡过程时间将由于极限环的存在而增加。
7.2 相平面法
单输入-单输出的线性定常系 统
现代控制理论（20世纪50 年代后）
可以是比较复杂的系统
控制工程技术基础 第7章现代控制理论简介
上一页 返回
7.2控制系统的状态空间表达式
7.2.1状态、状态变量
状态：系统运动信息的集合。 状态变量：可以完全确定系统的运动状态且数目最小的一组变量。所 谓完全确定，是指只要给定t0时刻的这组变量的值和系统在t ≥t0时系 统的输入函数，则系统在t > t0的任意时刻的状态就可完全确定。所谓 数目最小是指：如果变量数目大于该值，则必有不独立的变量；小于 该值，又不足以描述系统的运动状态。 状态向量：n个状态变量x1 (t)，x2 (t)，…， xn (t)所构成的向量X(t)就 是系统的状态向量，记作X(t)=[x1 (t)，x2 (t)，…， xn (t)]T
上一页
ห้องสมุดไป่ตู้下一页
返回
7.4最优控制
以上可见，邦特略京极小值原理实际上是把一个求性能指标J的 最小值问题，转化成一个求哈密顿函数H的最小值问题。 当系统的状态方程为
第7章现代控制理论简介
7.1概述 7.2控制系统的状态空间表达式 7.3状态反馈与输出反馈 7.4最优控制
7.1概述
现代控制理论的基本内容包括五个方面，简单说明如下。 1.最优控制 在图7-1所示系统中，有一组输入函数u (t)作用在受控系统上，其 相应状态变量是x (t)，通过量测系统可得到这些状态的某种组合y (t)， 此即系统输出。根据实际需要，可为受控系统指定一些目标（性能指 标）。 2.最优估计 图7-1所示系统中，输出量y (t)是通过量测系统由状态转换过来 的。但实际的量测系统常受到噪声v (t)的干扰，如图7-2所示。如果将 整个系统看成是一个信息传递系统，用输入噪声w( t)表示这个系统的 模型误差，也称动态噪声，则从y (t)中，克服w( t)和v (t)的影响估计 出状态x (t)来，称为最优状态估计问题。
7.2控制系统的状态空间表达式
7.2.1状态、状态变量
状态：系统运动信息的集合。 状态变量：可以完全确定系统的运动状态且数目最小的一组变量。所 谓完全确定，是指只要给定t0时刻的这组变量的值和系统在t ≥t0时系 统的输入函数，则系统在t > t0的任意时刻的状态就可完全确定。所谓 数目最小是指：如果变量数目大于该值，则必有不独立的变量；小于 该值，又不足以描述系统的运动状态。 状态向量：n个状态变量x1 (t)，x2 (t)，…， xn (t)所构成的向量X(t)就 是系统的状态向量，记作X(t)=[x1 (t)，x2 (t)，…， xn (t)]T
上一页
ห้องสมุดไป่ตู้下一页
返回
7.4最优控制
以上可见，邦特略京极小值原理实际上是把一个求性能指标J的 最小值问题，转化成一个求哈密顿函数H的最小值问题。 当系统的状态方程为
第7章现代控制理论简介
7.1概述 7.2控制系统的状态空间表达式 7.3状态反馈与输出反馈 7.4最优控制
7.1概述
现代控制理论的基本内容包括五个方面，简单说明如下。 1.最优控制 在图7-1所示系统中，有一组输入函数u (t)作用在受控系统上，其 相应状态变量是x (t)，通过量测系统可得到这些状态的某种组合y (t)， 此即系统输出。根据实际需要，可为受控系统指定一些目标（性能指 标）。 2.最优估计 图7-1所示系统中，输出量y (t)是通过量测系统由状态转换过来 的。但实际的量测系统常受到噪声v (t)的干扰，如图7-2所示。如果将 整个系统看成是一个信息传递系统，用输入噪声w( t)表示这个系统的 模型误差，也称动态噪声，则从y (t)中，克服w( t)和v (t)的影响估计 出状态x (t)来，称为最优状态估计问题。
第七章 简单控制系统
操纵变量的选择 操纵变量的选择
在自动控制系统中，把用来克服干扰对 被控变量的影响，实现控制作用的变量称为 操纵变量。 最常见的操纵变量是介质的流量。
操作变量 通过工艺分析
确定
系统的干扰
16
第三节 操纵变量的选择
举例
如果根据工艺要 求，选择提馏段某 块塔板（一般为灵 敏板）的温度作为 被控变量。
图7-7 精馏塔流程图
31
举例
加热炉出口温度控制系统 为了在控制阀气源突然 断气时,炉温不继续升高, 断气时,炉温不继续升高,采 停气时关闭) 用了气开阀 (停气时关闭) , 方向。 是“正”方向。炉温是随燃 料的增多而升高的, 料的增多而升高的,以炉子也 方向作用的。 是“正”方向作用的。变送 器是随炉温升高,输出增大, 器是随炉温升高,输出增大, 也是“ 方向。 也是“正”方向。所以控制 器必须为“反方向” 器必须为“反方向”,才能当 炉温升高时,使阀门关小, 炉温升高时,使阀门关小,炉 温下降。 温下降。
19
图7-9 干扰通道与控制通道示 意图
对象静态特性的影响-放大系数K 对象静态特性的影响-放大系数K
控制通道的放大系数控制通道的放大系数-适当范围 干扰通道的放大系数，越小越好 干扰通道的放大系数，
20
对象动态特性的影响
时间常数
控制通道： 控制通道：不能太大 干扰通道：大些有利于控制 干扰通道：
11
举例
被控变量的选择 被控变量的选择
图7-4 精馏过程示意图 1—精馏塔；2—蒸汽加热器
图7-5 苯-甲苯溶液 的T-x图
图7-6 苯-甲苯溶液的 p-x图
12
从工艺合理性考虑，常常选择温度作为被控变量。 从工艺合理性考虑，常常选择温度作为被控变量。 原因 在精馏塔操作中，压力往往需要固定。 在精馏塔操作中 ，压力往往需要固定。 只有 将塔操作在规定的压力下， 将塔操作在规定的压力下 ， 才易于保证塔的分 离纯度，保证塔的效率和经济性。 离纯度，保证塔的效率和经济性。 在塔压固定的情况下， 在塔压固定的情况下 ，精馏塔各层塔板上的 压力基本上是不变的， 压力基本上是不变的 ， 这样各层塔板上的温度 与组分之间就有一定的单值对应关系。 与组分之间就有一定的单值对应关系。 所选变量有足够的灵敏度。 所选变量有足够的灵敏度。
控制的名词解释管理学
控制是管理学中的一个重要概念，它是指管理者通过制定计划、设定目标、组织资源和监督执行等手段，以确保组织的目标得以实现的过程。
控制的目的是使组织的活动按照预定的计划和目标进行，以实现组织的有效运作和持续发展。
在管理学中，控制可以分为内部控制和外部控制。
内部控制是指组织内部的管理者对组织的各项活动进行监督和管理，以确保组织的运行符合既定的计划和目标。
内部控制的主要手段包括制定规章制度、设立组织结构、分配资源、培训员工等。
外部控制是指组织受到外部环境的影响，如政策法规、市场竞争、客户需求等，这些因素会对组织的运行产生影响，管理者需要对这些因素进行分析和应对，以确保组织的稳定发展。
控制的过程可以分为三个阶段：制定计划、执行计划和评估结果。
首先，管理者需要根据组织的目标和环境制定详细的计划，明确各项任务的分工和完成时间。
其次，管理者需要组织资源，确保计划的顺利执行。
最后，管理者需要对执行过程进行监督和评估，以便及时发现问题并采取相应的措施进行调整。
总之，控制是管理学中的一个重要概念，它涉及到组织的各个层面和环节。
有效的控制能够帮助组织实现目标，提高运行效率，降低风险，从而实现组织的持续发展。
第7章 p w m
VD4
信号波 载波
调制 电路
单相桥式PWM逆变电路
7.2.1 计算法和调制法
◆单极性PWM控制方式 ☞在ur的正半周，V1保持通态， V2保持断态。 ur>uc时,V4导通，V3关断， uo=Ud ur<uc时使V4关断，V3导通， uo=0
u
uc
ur
☞在ur的负半周，V1保持断态， V2保持通态。 ur<uc时使V3导通，V4关断， uo=-Ud ur>uc时使V3关断，V4导通， uo=0
7.2.2 异步调制和同步调制
同 步 调 制 三 相
PWM
波 形
7.2.2 异步调制和同步调制
分段同步调制
把fr范围划分成若干个频段，每个频段内保持N恒定， 不同频段N不同 在fr高的频段采用较低的N，使载波频率不致过高 在fr低的频段采用较高的N，使载波频率不致过低
2.4
201 147 99 69
uo Ud
O -U d
t
7.2.1 计算法和调制法
结合IGBT单相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明 工作时V1和V2通断互补，V3和V4通断也互补 控制规律：
uo正半周，V1通，V2断，V3和V4交替通断
uo负半周，V2通，V1断，V3和V4交替通断
V1 Ud + V2 ur uc VD1 R VD2 uo V3 L V4 VD3
7.2.4 PWM逆变电路的谐波分析
分析方法 不同信号波周期的PWM波不同，无法直接以信号波 周期为基准分析 以载波周期为基础，再利用贝塞尔函数推导出PWM
波的傅里叶级数表达式
分析过程相当复杂，结论却简单而直观
7.2.4 PWM逆变电路的谐波分析
第7章现代控制理论上课讲义
分别为 A( x1, y1) 和 B( x2, y2 ) ，设两点间曲线长度为 J l ，取单元弧长为 dl ，则有
dl (dx)2(dy)2
单元弧长变化率
dl 1 y&2 dx 因而 A 、 B 两点间曲线长度
J y(x) l x2 1 y&2dx x1
其值取决于函数 y(x) 的选取。
1
tdt
0
1 2
t2
1 0
1 2
J (x)
1
sin tdt
( cos t) 1
1 cos1
0
0
在这里需要注意的是，不定积分 J (x) x(t)dt 并不是一个泛函，因为无论函数 x(t)
如何选取， J (x(t)) 没有一个确定的值。
2020年6月28日
第7章第11页
又如平面上给定两点之间的曲线长度是一个泛函。设 ( x, y) 平面上有 A 、B 两点，其坐标
J (C1x1(t) C2 x2 (t)) C1J ( x1(t)) C2J ( x2 (t)) ，且其增量可以表示为
m ( t ) 飞船登月舱质量 h ( t ) 高度 v ( t ) 垂直速度
u ( t ) 发动机推力 g 月球重力加速度为常数
M 飞船登月舱不含燃料时的质量 F 登月舱所载燃料质量 h 0 登月舱登月时的初始高度 v 0 初始垂直速度
2020年6月28日
第7章第3页
登月舱的运动方程
h&( t ) v ( t )
本节在简要地介绍泛函及变分学的概念和原理的基础上，着重阐 述无约束条件的最优控制变分求解和有等式约束条件的最优控制 变分求解方法。
2020年6月28日
第7章第9页
7.2.1 泛函与变分法的基本概念
dl (dx)2(dy)2
单元弧长变化率
dl 1 y&2 dx 因而 A 、 B 两点间曲线长度
J y(x) l x2 1 y&2dx x1
其值取决于函数 y(x) 的选取。
1
tdt
0
1 2
t2
1 0
1 2
J (x)
1
sin tdt
( cos t) 1
1 cos1
0
0
在这里需要注意的是，不定积分 J (x) x(t)dt 并不是一个泛函，因为无论函数 x(t)
如何选取， J (x(t)) 没有一个确定的值。
2020年6月28日
第7章第11页
又如平面上给定两点之间的曲线长度是一个泛函。设 ( x, y) 平面上有 A 、B 两点，其坐标
J (C1x1(t) C2 x2 (t)) C1J ( x1(t)) C2J ( x2 (t)) ，且其增量可以表示为
m ( t ) 飞船登月舱质量 h ( t ) 高度 v ( t ) 垂直速度
u ( t ) 发动机推力 g 月球重力加速度为常数
M 飞船登月舱不含燃料时的质量 F 登月舱所载燃料质量 h 0 登月舱登月时的初始高度 v 0 初始垂直速度
2020年6月28日
第7章第3页
登月舱的运动方程
h&( t ) v ( t )
本节在简要地介绍泛函及变分学的概念和原理的基础上，着重阐 述无约束条件的最优控制变分求解和有等式约束条件的最优控制 变分求解方法。
2020年6月28日
第7章第9页
7.2.1 泛函与变分法的基本概念
自动控制系统—— 第7章-1 离散系统的基本概念
自控原理
第7章 线性离散系统的 分析与校正
7.1离散系统的基本概念
1
7.1离散系统的基本概念 7.1.1 信号分类 7.1.2 采样控制系统 7.1.3 离散控制系统的特点 7.1.4 信号采样与保持
2
7.1离散系统的基本概念
7.1.1 信号分类 1）连续时间，连续幅度信号（CT signal），又称 为模拟信号（Analog Signal）
D/ A
对象
f (t)
反馈装置
2）A/D转换器：将连续信号转换为离散信号
采样间隔： T
采样频率：Leabharlann fs1 TT 2
fs 2
是采样角频率
8
r(t) e(t)
e(kT) 数字 u(kT)
u1(t) 被控 c(t)
A/ D
计算机
D/ A
对象
f (t)
反馈装置
3）D/A转换器：将离散信号转换为连续信号
采样脉冲序列
采样的离散信号
1.5 e*(t) e(t)T (t)
13
采样信号为
e*(t) e(t)T (t) e(t) (t nT ) n0
e(t) 只在 t nT时取值，所以
e*(t) e(nT ) (t nT ) n0
采样定理： 若采样器的采样频率ωs大于或等于其输入
连续信号f(t)的频谱中最高频率ωmax的两倍,即 ωs≥ωmax，则能够从采样信号 f(t)中完全复现
离散信号中存在高频信号，一般在D/A转换 后需要加滤波器虑除高频噪声
4）计算机实现数字控制器
9
数字控制系统的典型结构
r (t )
e(t )
e* (t)
u (t )
第7章 线性离散系统的 分析与校正
7.1离散系统的基本概念
1
7.1离散系统的基本概念 7.1.1 信号分类 7.1.2 采样控制系统 7.1.3 离散控制系统的特点 7.1.4 信号采样与保持
2
7.1离散系统的基本概念
7.1.1 信号分类 1）连续时间，连续幅度信号（CT signal），又称 为模拟信号（Analog Signal）
D/ A
对象
f (t)
反馈装置
2）A/D转换器：将连续信号转换为离散信号
采样间隔： T
采样频率：Leabharlann fs1 TT 2
fs 2
是采样角频率
8
r(t) e(t)
e(kT) 数字 u(kT)
u1(t) 被控 c(t)
A/ D
计算机
D/ A
对象
f (t)
反馈装置
3）D/A转换器：将离散信号转换为连续信号
采样脉冲序列
采样的离散信号
1.5 e*(t) e(t)T (t)
13
采样信号为
e*(t) e(t)T (t) e(t) (t nT ) n0
e(t) 只在 t nT时取值，所以
e*(t) e(nT ) (t nT ) n0
采样定理： 若采样器的采样频率ωs大于或等于其输入
连续信号f(t)的频谱中最高频率ωmax的两倍,即 ωs≥ωmax，则能够从采样信号 f(t)中完全复现
离散信号中存在高频信号，一般在D/A转换 后需要加滤波器虑除高频噪声
4）计算机实现数字控制器
9
数字控制系统的典型结构
r (t )
e(t )
e* (t)
u (t )
《自动控制原理》第七章 离散控制系统
k 0
式中， ( z ) 称为离散信号e* (t ) 的z变换，记为 E( z) Z[e* (t )] E
7.3.2 z变换的方法
常用的求取离散函数的z变换方法有级数求和法、部分分式法和留数计算法。
1.级数求和法
根据z变换的定义，将连续信号 e(t ) 按周期 T 进行采样，级数展开可得
教学难点
离散时间函数的数学表达式及采样定理， 线性常系数差分方程与脉冲传递函数，采 样控制系统的时域分析，采样控制系统的 频域分析。
概述：
近年来，随着脉冲技术、数字式元器件、数字计算机，特别是微处理器
的迅速发展，数字控制器在许多场合取代了模拟控制器，比如微型数字 计算机在控制系统中得到了广泛的应用。离散系统理论的发展是非常迅 速的。 因此，深入研究离散系统理论，掌握分析与综合数字控制系统的基 础理论与基本方法，从控制工程特别是从计算机控制工程角度来看，是 迫切需要的。
图7-3 信号复现过程
7.1.2 数字控制系统
数字控制系统是一种以数字计算机为控制器去控制具有连续工作状态的 被控对象的闭环控制系统。 其原理方框图如图7-4所示。
图7-4 数字控制系统方框图
过程分析：A/D转换器将连续信号转换成数字序列，经数字控制器处理后生 成离散控制信号，再通过D/A转换器转换成连续控制信号作用于 被控对象。
第7章 离散控制系统
教学重点
了解线性离散系统的基本概念和基本定理，把握 线性连续系统与线性离散系统的区别与联系； 熟练掌握Z变换的方法、Z变换的性质和Z反变换； 了解差分方程的定义，掌握差分方程的解法； 了解脉冲传递函数的定义，熟练掌握开环与闭环 系统脉冲传递函数的计算方法； 与线性连续系统相对应，掌握线性离散系统的时 域和频域分析方法和原则。
式中， ( z ) 称为离散信号e* (t ) 的z变换，记为 E( z) Z[e* (t )] E
7.3.2 z变换的方法
常用的求取离散函数的z变换方法有级数求和法、部分分式法和留数计算法。
1.级数求和法
根据z变换的定义，将连续信号 e(t ) 按周期 T 进行采样，级数展开可得
教学难点
离散时间函数的数学表达式及采样定理， 线性常系数差分方程与脉冲传递函数，采 样控制系统的时域分析，采样控制系统的 频域分析。
概述：
近年来，随着脉冲技术、数字式元器件、数字计算机，特别是微处理器
的迅速发展，数字控制器在许多场合取代了模拟控制器，比如微型数字 计算机在控制系统中得到了广泛的应用。离散系统理论的发展是非常迅 速的。 因此，深入研究离散系统理论，掌握分析与综合数字控制系统的基 础理论与基本方法，从控制工程特别是从计算机控制工程角度来看，是 迫切需要的。
图7-3 信号复现过程
7.1.2 数字控制系统
数字控制系统是一种以数字计算机为控制器去控制具有连续工作状态的 被控对象的闭环控制系统。 其原理方框图如图7-4所示。
图7-4 数字控制系统方框图
过程分析：A/D转换器将连续信号转换成数字序列，经数字控制器处理后生 成离散控制信号，再通过D/A转换器转换成连续控制信号作用于 被控对象。
第7章 离散控制系统
教学重点
了解线性离散系统的基本概念和基本定理，把握 线性连续系统与线性离散系统的区别与联系； 熟练掌握Z变换的方法、Z变换的性质和Z反变换； 了解差分方程的定义，掌握差分方程的解法； 了解脉冲传递函数的定义，熟练掌握开环与闭环 系统脉冲传递函数的计算方法； 与线性连续系统相对应，掌握线性离散系统的时 域和频域分析方法和原则。
第七章 控制职能
第七章控制职能控制职能概述一、名词解释1、控制在广义上，控制与计划相对应，控制是指除计划以外的所有保证计划实现的管理行为，包括组织、领导、监督、测量和调节等一系列环节；在狭义上，控制是指继计划、组织、领导职能之后，按照计划标准衡量计划完成情况和纠正偏差，以确保计划目标实现的一系列活动。
二、填空1、控制的最根本作用在于（能保证计划目标的实现）2、控制系统划分为（控制对象）和（控制主体）两个子系统3、控制主体由（偏差测量机构）、（决策机构）、（执行机构）三部分组成4、在管理控制中，通常根据控制活动的重点把控制分成（预先控制）、（同步控制）和（反馈控制）三种类型5、（同步控制）是指管理人员在计划执行过程中，指导、监督下属完成计划任务的行动6、（反馈控制）是把对行为最终结果的考核分析作为控制将来行为的依据的一种控制方式三、简答1、试述管理控制的三种基本类型及其中心问题预先控制，是指为增加将来的实际结果达到计划结果的可能性，而是事先所进行的管理活动；中心问题是防止组织所使用的资源在质和量上产生偏差同步控制，是指管理人员在计划执行过程中，指导、监督下属完成计划要求的行动；中心问题是防止与纠正执行计划行动与计划标准的偏差反馈控制，是把对行为最终结果的考核分析作为控制将来行为的依据的一种控制方式；中心问题是分析评价计划执行的最终结果与计划目标的偏差2、试比较预先控制、同步控制、反馈控制预先控制，是建立在能测量资源的属性与特征的信息的基础上的，其纠正行动的核心是调整与配置即将投入的资源，以求影响未来的行动；同步控制，其信息来源于执行计划的过程，其纠正的对象也正是执行计划的过程；反馈控制，是建立在表明计划执行最终结果的信息的基础上的，其所要纠正的不是测定出的各种结果，而是执行计划的下一个过程的资源配置与活动安排。
单元二绩效考核与评价能力一、名词解释1、绩效绩效是指社会组织及其部门与人员的工作成绩、成果与效率、效益。
第七章 矢量控制与直接转矩控制.
电压矢量优化开关表
、、Sn
1 2 3 4 5 6
=0 =-1 U6（110） U5(101) U4(100) U3(011) U2(010) U1(001) = 0 U7（111） U7(111) =+1 U5（101） U3(011) =1 =-1 U2（010） U4(100) = 0 U0（000） U0(000) =+1 U1（001） U2(010)
s
*
Udc
-
(n)
s
Te
Es β
优 电 化 压 开 矢 关 量 表
PW M 控 制
逆变器 a b c
转矩观测 Te Ψ×i is α is β Rs Rs + +
+ Te * 2
ia 3 ib ua ub 3 uc M 3～ - r
*
us α us β 2
速度调节器 +
α U4(100) 旋转方向 ψs is β θ 0 ψr (010)U6 U1(011) U2(001) (110)U5 U3(101)
τ 1
0
1
φ 1
eT
e
eT
0
e
Te
*
+ Te
s
*
+ s
电压的2/3变换
电流的3/2变换
电磁转矩的计算
定子磁链的计算
磁链跟踪控制波形
转矩跟踪控制波形
DTC变频调速系统仿真波形
7.2 交流电机的矢量控制技术
• 交流电机的矢量控制技术是一门可使交流电动 机获得和直流电动机一样的高性能的调速指标。 • 矢量变换控制是70年代西德Blaschke等人首先 提出来的。 • 矢量控制的基本思想是把交流电动机模拟成直 流电动机，能象直流电动机一样进行控制。
周三多管理学课件第七章控制
周三多管理学课件_第七章_控制第 7 章控制6 3>. 1 控制概述6 . 2 控制的过程与类型6 . 3 控制的技术与方法【学习目标】1.了解控制的概念及其与计划的关系。
2.明确控制的目的及导致控制更加重要的因素。
3.熟悉控制的过程、类型及关键控制点的使用。
4.掌握行为控制法、预算控制法、生产控制法等控制方法。
引言麦当劳公司以经营快餐闻名遐迩。
1955年，克洛克在美国创办了第一家麦当劳餐厅，其菜单上的品种不多，但食品质量高，价格廉，供应迅速，环境优美。
连锁店迅速发展到每个州，至1983年，国内分店已超过6000家。
1967年，麦当劳在加拿大开办了首家国外分店，以后国外业务发展很快。
到1985年，国外销售额约占它的销售总额的1／5。
在40多个国家里，每天都有1800多万人光顾麦当劳。
目前，在全球拥有超过3万家连锁店，其中在中国有700家。
麦当劳金色的拱门允诺：每个餐厅的菜单基本相同，而且“质量超群，服务优良，清洁卫生，货真价实”。
它的产品、加工和烹制程序乃至厨房布置，都是标准化的，严格控制的。
它撤消了在法国的第一批特许经营权，因为他们尽管盈利可观，但未能达到在快速服务和清洁方面的标准。
麦当劳的各分店都由当地人所有和经营管理。
鉴于在快餐饮食业中维持产品质量和服务水平是其经营成功的关键，因此，麦当劳公司在采取特许连锁经营这种战略开辟分店和实现地域扩张的同时，就特别注意对各连锁店的管理控制。
如果管理控制不当，使顾客吃到不对味的汉堡包或受到不友善的接待，其后果就不仅是这家分店将失去这批顾客及其影响人光顾的问题，还会波及影响到其他分店的生意，乃至损害整个公司的信誉。
为此，麦当劳公司制定了一套全面、周密的控制办法。
麦当劳公司主要是通过授予特许权的方式来开辟连锁分店。
其考虑之一，就是使购买特许经营权的人在成为分店经理人员的同时也成为该分店的所有者，从而在直接分享利润的激励机制中把分店经营得更出色。
特许经营使麦当劳公司在独特的激励机制中形成了对其扩展中的业务的强有力控制。
第七章_干线信号协调控制
干道协调控制的基本思想：把主干街道的所有信号交叉口看作一个系统, 在相邻信号交叉口的绿灯起始时刻之间建立一种时间关系，从而使车队 每到达一个信号交叉口时，正好遇到绿灯，沿干道行驶的车辆,就可以获 得不停顿的通行权，形成连续的交通流。这样，车辆的停车次数和延误 时间必然大大减少。
定义：通过调节主干道路上各信号交叉口之间的相 位差，使干道上按规定车速行驶的车辆获得尽可能不 停顿的通行权，这种控制方式，称为干道信号系统的 协调控制。简称“线控制”，又称“绿波带”控制。
汽车与交通学院交通运输工程系
二、控制方式
2.双向干道协调控制 （1）同步式干道协调控制 在同步式协调系统中，连接在一个系统中的全部信
号，在同一时刻对干道车流显示相同的灯色。当相邻 交叉口的间距符合下式时，这些交叉口正好可以组成 同步式干道协调控制。
s nvC
式中： -C-信号交叉口周期时长（s）
--正n整数
Qingdao Technological University
汽车与交通学院交通运输工程系
二、控制方式
（2）交互式干道协调控制 与同步式协调控制相反，即连接在一个系统中的相邻交叉口干
道协调相位的信号灯在同一时刻显示相反的灯色。当相邻交叉口的 间距符合下式时，采用交互式干道协调控制。
s mvC 2
省级精品课程
第七章 干线信号协调控制
Qingdao Technological University
汽车与交通学院交通运输工程系
第一节 干道信号协调控制的基本知识
主要内容 基本概念 控制方式 连接方式
Qingdao Technological University
汽车与交通学院交通运输工程系
一、基本概念
定义：通过调节主干道路上各信号交叉口之间的相 位差，使干道上按规定车速行驶的车辆获得尽可能不 停顿的通行权，这种控制方式，称为干道信号系统的 协调控制。简称“线控制”，又称“绿波带”控制。
汽车与交通学院交通运输工程系
二、控制方式
2.双向干道协调控制 （1）同步式干道协调控制 在同步式协调系统中，连接在一个系统中的全部信
号，在同一时刻对干道车流显示相同的灯色。当相邻 交叉口的间距符合下式时，这些交叉口正好可以组成 同步式干道协调控制。
s nvC
式中： -C-信号交叉口周期时长（s）
--正n整数
Qingdao Technological University
汽车与交通学院交通运输工程系
二、控制方式
（2）交互式干道协调控制 与同步式协调控制相反，即连接在一个系统中的相邻交叉口干
道协调相位的信号灯在同一时刻显示相反的灯色。当相邻交叉口的 间距符合下式时，采用交互式干道协调控制。
s mvC 2
省级精品课程
第七章 干线信号协调控制
Qingdao Technological University
汽车与交通学院交通运输工程系
第一节 干道信号协调控制的基本知识
主要内容 基本概念 控制方式 连接方式
Qingdao Technological University
汽车与交通学院交通运输工程系
一、基本概念
第7章 PWM控制技术
《电力电子技术》 电力电子技术》
第7章 PWM控制技术 章 控制技术
7.2.1 计算法和调制法
4）双极性PWM控制方式（三相桥逆变） 三相桥逆变）
三相的PWM控制 公用三角波载波uc 三相的调制信号urU、 urV和urW依次相差 120°
图7-7 三相桥式PWM型逆变电路
《电力电子技术》 电力电子技术》
《电力电子技术》 电力电子技术》
第7章 PWM控制技术 章 控制技术
7.1 PWM控制的基本思想 控制的基本思想
1）重要理论基础——面积等效原理 面积等效原理
冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的 冲量 环节上时，其效果基本相同 效果基本相同。 效果基本相同 冲量 效果基本相同
f (t) f (t)
u uc ur
O
ωt
uo Ud
uo u of
O -U d
ωt
表示uo的基波分量
图7-5 单极性PWM控制方式波形
《电力电子技术》 电力电子技术》
3）双极性PWM控制方式（单相桥逆变） （单相桥逆变） 在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断。
在ur的半个周期内，三角波载波有正有负， 所得PWM波也有正有负，其幅值只有±Ud ± 两种电平。 同样在调制信号ur和载波信号uc的交点时刻 控制器件的通断。
Ud O -U d
7.1 PWM控制的基本思想 控制的基本思想
ωt
根据面积等效原理，正弦波还可等效为下图中的PWM 波，而且这种方式在实际应用中更为广泛。
U
d
O
-
ωt
U
d
《电力电子技术》 电力电子技术》
第7章 PWM控制技术 章 控制技术
7.1 PWM控制的基本思想 控制的基本思想
自动控制原理胡寿松--第7章
离散信号能无失真地恢复到原来的连续信号
采样周期的选取： 原则上采样周期的选取应该保证能够复现系统所能通过 的最高频率的信号，一般需要经过实验确定。对于伺服
系统一般认为频率超过c的信号将被滤除，因而一般选 择采样周期s 10c
信号的复现D/A转换
x (t)
T 2T 3T
解码，将数字信号折算成对应的电压或电流值 x(KT )
1- e-aT a(z - e-aT )
二.线性离散系统的闭环传函
• 在分析离散系统脉冲传递函数时，应注意在 闭环的各个通道以及环节之间是否有采样开关， 因为有、无采样开关所得的闭环脉冲传递函数是 不相同的。
试求右图所示系统的闭环传函
R(s) (s)
-
Y(s)
G1(s)
G2(s)
C* (s)
f () lim f (t) lim(z 1)F(z)
t
z1
(7) 卷积定理
若：Z[ f1(t)] F1(z), Z[ f2 (t)] F2 (z)，
则 F1(z) F2 (z) Z[ f1(mT ) f2(kT mT )] m0
4. Z反变换
(1) 幂级数展开法
第七章 线性离散控制系统分析初步
•学习重点
了解线性离散系统的基本概念和基本定理，把握线性连 续系统与线性离散系统的区别与联系；
熟练掌握Z变换、Z变换的性质和Z反变换方法
了解脉冲传递函数的定义，熟练掌握开环与闭环系统脉 冲传递函数的计算方法；
掌握线性离散系统的时域分析方法
7.1 线性离散系统的基本概念
(2) 延迟定理 设t<0时f(t)=0，令Z[f(t)]=F(z)，则
Z f (t nT) znF(z)
采样周期的选取： 原则上采样周期的选取应该保证能够复现系统所能通过 的最高频率的信号，一般需要经过实验确定。对于伺服
系统一般认为频率超过c的信号将被滤除，因而一般选 择采样周期s 10c
信号的复现D/A转换
x (t)
T 2T 3T
解码，将数字信号折算成对应的电压或电流值 x(KT )
1- e-aT a(z - e-aT )
二.线性离散系统的闭环传函
• 在分析离散系统脉冲传递函数时，应注意在 闭环的各个通道以及环节之间是否有采样开关， 因为有、无采样开关所得的闭环脉冲传递函数是 不相同的。
试求右图所示系统的闭环传函
R(s) (s)
-
Y(s)
G1(s)
G2(s)
C* (s)
f () lim f (t) lim(z 1)F(z)
t
z1
(7) 卷积定理
若：Z[ f1(t)] F1(z), Z[ f2 (t)] F2 (z)，
则 F1(z) F2 (z) Z[ f1(mT ) f2(kT mT )] m0
4. Z反变换
(1) 幂级数展开法
第七章 线性离散控制系统分析初步
•学习重点
了解线性离散系统的基本概念和基本定理，把握线性连 续系统与线性离散系统的区别与联系；
熟练掌握Z变换、Z变换的性质和Z反变换方法
了解脉冲传递函数的定义，熟练掌握开环与闭环系统脉 冲传递函数的计算方法；
掌握线性离散系统的时域分析方法
7.1 线性离散系统的基本概念
(2) 延迟定理 设t<0时f(t)=0，令Z[f(t)]=F(z)，则
Z f (t nT) znF(z)
管理学第七章控制
平衡记分卡控制
1．平衡记分卡控制的内涵 ❖ 平衡记分卡是由财务、顾客、内部经营过程、学习和成长四个方面
构成的衡量企业、部门和人员的卡片，之所以取名为“平衡记分 卡”.采用平衡记分卡作为控制工具的优点主要体现在以下几个方 面。 （1）平衡记分卡将企业的战略置于核心地位。 （2）平衡记分卡使战略在企业上下进行交流和学习，并与各部门和 个人的目标联系起来。 （3）平衡记分卡有助于短期成果和长远发展的协同和统一。 2．平衡记分卡的控制指标 （1）财务方面 （2）客户方面 （3）内部经营过程 （4）学习和成长
平衡记分卡控制
3．平衡记分卡的控制作用 ❖ 成功的平衡记分卡控制制度是把企业的战略和一整套财务和非财务性
评估手段联系在一起的一种手段。平衡记分卡可以阐明战略并在企业 内部达成共识；在整个组织中传播战略；把部门和个人的目标与这一 战略相联系；把战略目标与战术安排衔接起来；对战略进行定期和有 序的总结；利用反馈的信息改进战略。因此，从某种意义上来说，平 衡记分卡不仅仅是一种控制和业绩评价手段，而是一个战略管理方法。
图7-3 平衡计分卡框架
管理控制的应用
1．控制的层面 ❖ 企业有三个层面的控制，即三个主要的管理层面：高层管理者
的战略规划、中层管理者的战术计划和基层管理者（主管）的 运作计划。 （1）由高层管理者实施的战略控制。 （2）由中层管理者实施的战术控制。 （3）由基层管理者实施的运作控制。 2．控制的对象 ❖ 多数组织都要使用的4种对象是物资、人力、信息和财务资源， 这些是需要管理者合理配置和有效控制的稀缺资源。 （1）物资资源。 （2）人力资源。 （3）信息资源。 （4）财务资源。 （5）运营管理。
管理控制的过程要素
2．选择控制的重点 ❖ 美国通用电气公司关于关键绩效领域（key
数字通信第七章差错控制
记作
dmin ＝1；如果只选用最小码距
dmin ＝2的码组，则只有 4
＝3的码组，则只有 dmin
种码组为许用码组；若选用最小码距
两种码组为许用码组。由上面的图可以看到，码距就是从一 个顶点沿立方体各边移动到另一个顶点所经过的最少边数。 下面我们将具体讨论一种编码的最小码距与这种编码的 检错和纠错能力的数量关系。
Hale Waihona Puke 纠正编码，简称纠错编码。差错控制的基本思路是：发送端
在被传输的信息序列上附加一些码元（称为监督码元），这 些附加码元与信息（指数据）码元之间存在某种确定的约束 关系；接收端根据既定的约束规则检验信息码元与监督码元 之间的这种关系是否被破坏，如传输过程中发生差错，则信 息码元与监督码元之间的这一关系受到破坏，从而使接收端 可以发现传输中的错误，乃至纠正错误。可以看出，由于增 加了不携带信息的附加码元，从而增加了传输的任务，使得
误的功能，经编码后发出能够发现错误的码，接收端收到
后经检验如果发现传输中有错误，则通过反向信道把这一
判断结果反馈给发送端，然后，发送端把前面发出的信息
重新传送一次， 直到接收端认为已正确地收到信息为止。
常用的检错重发系统有三种，即停发等候重发、返回重发
和选择重发。图7-2画出了这三种系统的工作原理图。
随机差错又称独立差错，是指那些独立地、稀疏地和互
不相关地发生的差错。存在这种差错的信道称为无记忆信道 或随机信道。 突发差错是指一串串，甚至是成片出现的差错，差错之 间有相关性，差错出现是密集的。这种突发的噪声主要是由
雷电、开关引起的瞬态电信号变化等。
第7章 差错控制
例如传输的数据序列为000000000000……，由于噪声干
扰，收端收到的数据序列为01101100……，其中11011为一串 互相关联的错误，即一个突发错误。突发长度B即为相对错 误较多区域中第一个错误与最后一个错码之间的长度（中间 可能有不错的码），本例中突发长度等于5，而11001称为错
dmin ＝1；如果只选用最小码距
dmin ＝2的码组，则只有 4
＝3的码组，则只有 dmin
种码组为许用码组；若选用最小码距
两种码组为许用码组。由上面的图可以看到，码距就是从一 个顶点沿立方体各边移动到另一个顶点所经过的最少边数。 下面我们将具体讨论一种编码的最小码距与这种编码的 检错和纠错能力的数量关系。
Hale Waihona Puke 纠正编码，简称纠错编码。差错控制的基本思路是：发送端
在被传输的信息序列上附加一些码元（称为监督码元），这 些附加码元与信息（指数据）码元之间存在某种确定的约束 关系；接收端根据既定的约束规则检验信息码元与监督码元 之间的这种关系是否被破坏，如传输过程中发生差错，则信 息码元与监督码元之间的这一关系受到破坏，从而使接收端 可以发现传输中的错误，乃至纠正错误。可以看出，由于增 加了不携带信息的附加码元，从而增加了传输的任务，使得
误的功能，经编码后发出能够发现错误的码，接收端收到
后经检验如果发现传输中有错误，则通过反向信道把这一
判断结果反馈给发送端，然后，发送端把前面发出的信息
重新传送一次， 直到接收端认为已正确地收到信息为止。
常用的检错重发系统有三种，即停发等候重发、返回重发
和选择重发。图7-2画出了这三种系统的工作原理图。
随机差错又称独立差错，是指那些独立地、稀疏地和互
不相关地发生的差错。存在这种差错的信道称为无记忆信道 或随机信道。 突发差错是指一串串，甚至是成片出现的差错，差错之 间有相关性，差错出现是密集的。这种突发的噪声主要是由
雷电、开关引起的瞬态电信号变化等。
第7章 差错控制
例如传输的数据序列为000000000000……，由于噪声干
扰，收端收到的数据序列为01101100……，其中11011为一串 互相关联的错误，即一个突发错误。突发长度B即为相对错 误较多区域中第一个错误与最后一个错码之间的长度（中间 可能有不错的码），本例中突发长度等于5，而11001称为错
第七章 控制图原理及其应用
np图主要用来控制生产过程中可能出现 的不合格品数，设置不合品数控制界限， 当不合格品数超过这个界限，就需对生 产过程进行调整。
版权所有：张跃刚
P163 例7-3
某厂生产一种零件，规定每天抽100件(每组)为一个 样本，试用np控制图对其质量进行控制。
版权所有：张跃刚
版权所有：张跃刚
2.不合格品率控制图（p图）
是否失控的主要依据。
一般是用“三倍标准偏差法”(又称3σ法或3σ原理)。 把中心线确定在被控制对象(如平均值、极差、中位 数等)的平均值上。再以中心线为基准向上或向下量 3倍标准偏差，就确定了上、下控制界限。
版权所有：张跃刚
3σ 原理：
质量特性质服从正态分布
变化范围：μ±3σ 合格品率：99.73%(过程基本实现受控)
X 图检出力最强，X图最弱
S图检出力最强，RS图最弱
版权所有：张跃刚
1. X R控制图的应用
是计量值控制图中最常用、最基本的一种控制 图，常用于控制对象为长度、重量、强度、 纯度、时间和生产量等计量值的场合。
特点：
适用范围广，计量值X常服从正态分布； 灵敏度高，X 图检出异常能力强。
版权所有：张跃刚
控制图的基本格式
质 量 特 性 数 据
● ● ● ● ● ● ●
UCL
● ●
●
CL LCL
样本号
中心线CL(Central Line)——用细实线表示； 上控制界限:UCL(Upper Control Limit)——用虚线表示； 下控制界限:LCL(Lower Control Limit)——用虚线表示。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.随动控制系统（自动跟踪系统）
给定值随机变化，该系统的目的就是使所控制的工艺参 数准确而快速地跟随给定值的变化而变化。
3.程序控制系统（顺序控制系统）
给定值变化，但它是一个已知的时间函数，即生 产技术指标需按一定的时间程序变化。这类系统在间 歇生产过程中应用比较普通。
13
第二节 自动控制系统的方块图
为了便于分析,有时将控制器以外的各个环节 (包括 被控对象、测量元件及变送器、控制阀)组合在一起看 待,称之为广义对象,这样,整个系统可认为是由控制器与 广义对象两者所构成,其方块图可简化。
给定值
x - 控制器
干扰作用f
被控变量测量值z 广义对象
简化方块图
12
第二节 自动控制系统的方块图
二、方块图运算法则：
将控制系统按照工艺过程需要控制的被控变量的给定 值是否变化和如何变化来分类，这样可将自动控制系 统分为三类，即定值控制系统、随动控制系统和程序 控制系统。
其中第三种分类方法最普遍
16
第一节 自动控制系统的组成与分类
1.定值控制方法 “定值” 是恒定给定值的简称。工艺生产中，若要求控
制系统的作用是使被控制的工艺参数保持在一个生产指标 上不变，或者说要求被控变量的给定值不变，就需要采用 定值控制系统。
G1(s)G2(s)
结论：多个环节并联后的传递函数等于所有并联 环节传递函数之和。
G(s) = G1(s) + G2(s) + + Gn(s)
第二节 自动控制系统的方块图
3、反馈运算法则
R(s) + E(s)
C(s)
G(s)
_
B(s)
H (s)
前向通道和反馈通道传递函数分别为G ( s )、 H ( s )
化工仪表及自动化
第七章 自动控制系统概述
内容提要
自动控制系统的组成与分类 自动控制系统的方块图 过渡过程和品质指标 工艺管道及控制流程图
1
第一节 自动控制系统的组成与分类
一、人工操作与自动控制 二、自动控制系统组成 三、自动控制系统的分类
3
第一节 自动控制系统的组成与分类
一、人工操作与自动控制比较
化装置外,还必须具有控制装置所控制的生产设备。
在自动控制系统中,将需要控制其工艺参数的生产设
备、机器、一段管道或设备的一部分叫做被控对象,简 称对象。
要选择好控制系统 的对象
6
第一节 自动控制系统的组成与分类
三、自动控制系统的分类
按被控变量来分类，如温度、压力等控制系统；
按控制器具有的控制规律来分类，如比例、比例积分、 比例微分、比例积分微分等控制系统；
9
第二节 自动控制系统的方块图
方块图中， x 指设定值；z 指输出信号；e 指偏差信 号；p 指发出信号；q 指出料流量信号；y 指被控变量； f 指扰动作用。当x 取正值，z取负值，e= x- z，负反 馈；x 取正值，z取正值， e= x+ z，正反馈。
自动控制系统方块图
10
第二节 自动控制系统的方块图
自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。 它与自动测量、自动操纵等开环系统比较,最本质的 差别,就在于控制系统有无负反馈存在。
操纵指令
操纵作用
工艺参数
自动操纵装置
对象
自动操纵系统方块图
15
第二节 自动控制系统的方块图
三、方块图的等效变换
序
变换方式
原方块图
A+
一、方块图 二、方块图运算法则 三、方块图等效变换 四、传递函数与L变换 五、例题
7
第二节 自动控制系统的方块图
一、方块图 1、信号与变量
载有变量信息的物理变量是信号。
u
y
系统或环节
图7-3 输入、输出变量图
输入变量 输出变量 多输入多数出系统
7
第二节 自动控制系统的方块图
2、方块图基本单元
图模型的一个突出优点是直观、形象，是工程上用来分析 复杂系统的重要手段。方块图组成的四个基本单元：
r(t)
c(t)
R(s) +
R(s) C(s) R(s)
C(s) G(s)
R(s)
C(s)
-
C(s)
C(s)
(a)
(b)
(c)
(d )
（a） 信号线；
（b）分支点(又叫测量点)；
（c）比较点(求和点)； （d）方块（又叫环节）；
方块图实质上是将原理图与数学方程两者结合起来，它一 种对系统的全面描写。
G(s) = G1(s) G2(s) Gn(s)
第二节 自动控制系统的方块图
2、并联运算法则
G1(s) X1(s)
R(s)
+ C(s)
G2 (s)
X 2 (s)
因为 所以
G1 (s)
X1(s) R(s)
G2(s)X R 2(s(s)) X1(s)X2(s)C(s)
G(s)C(s) X1(s)X2(s)X1(s)X2(s) R(s) R(s) R(s) R(s)
第二节 自动控制系统的方块图
3、自动控制系统方块图
在研究自动控制系统时，为了便于对系统分析研究，一 般都用方块图来表示控制系统的组成。
下页图为液位自动控制系统的方块图，每个环节表示组 成系统的一个部分，称为“环节”。两个方块之间用一 条带有箭头的线条表示其信号的相互关系，箭头指向方 块表示为这个环节的输入，箭头离开方块表示为这个环 节的输出。线旁的字母表示相互间的作用信号。
1、串联运算法则
X1(s)
因为
G1 (s)
X2 (s) X1(s)
G1(s)
X 2 (s)
G2(s)
X3 (s) X2 (s)
G2 (s)
G (X X s1 3(()s s))X X 1 2((s s•X X ))2 3((s s))G 1(s2 )(G s)
X3(s)
结论：多个环节串联后总的传递函数等于每个环 节传递函数的乘积。
图7-1 人工操作图
控制速度和精度不能满足大型 现代化生产的需要
3
图7-2 液位自控制图
第一节 自动控制系统的组成
图7-2 液位自动控制
4
第一节 自动控制系统的组成与分类
二、自动控制系统的组成
测量元件与变送器
自动化装置 组 成
被控对象
自动控制器 执行器
5
第一节 自动控制系统的组成与分类
在自动控制系统的组成中,除必须具有前面所述的自动
C(sG ) (s)E G (s()s)[R B((ss))] G(s)[R H((ss))C(s)]
C(s) G(s) R(s) 1G(s)H(s) 结论：具有负反馈结构环节传递函数等于前向通道 的传递函数除以1加（若正反馈为减）前向通道与反 馈通道传递函数的乘积。
第二节 自动控制系统的方块图
说明
给定值随机变化，该系统的目的就是使所控制的工艺参 数准确而快速地跟随给定值的变化而变化。
3.程序控制系统（顺序控制系统）
给定值变化，但它是一个已知的时间函数，即生 产技术指标需按一定的时间程序变化。这类系统在间 歇生产过程中应用比较普通。
13
第二节 自动控制系统的方块图
为了便于分析,有时将控制器以外的各个环节 (包括 被控对象、测量元件及变送器、控制阀)组合在一起看 待,称之为广义对象,这样,整个系统可认为是由控制器与 广义对象两者所构成,其方块图可简化。
给定值
x - 控制器
干扰作用f
被控变量测量值z 广义对象
简化方块图
12
第二节 自动控制系统的方块图
二、方块图运算法则：
将控制系统按照工艺过程需要控制的被控变量的给定 值是否变化和如何变化来分类，这样可将自动控制系 统分为三类，即定值控制系统、随动控制系统和程序 控制系统。
其中第三种分类方法最普遍
16
第一节 自动控制系统的组成与分类
1.定值控制方法 “定值” 是恒定给定值的简称。工艺生产中，若要求控
制系统的作用是使被控制的工艺参数保持在一个生产指标 上不变，或者说要求被控变量的给定值不变，就需要采用 定值控制系统。
G1(s)G2(s)
结论：多个环节并联后的传递函数等于所有并联 环节传递函数之和。
G(s) = G1(s) + G2(s) + + Gn(s)
第二节 自动控制系统的方块图
3、反馈运算法则
R(s) + E(s)
C(s)
G(s)
_
B(s)
H (s)
前向通道和反馈通道传递函数分别为G ( s )、 H ( s )
化工仪表及自动化
第七章 自动控制系统概述
内容提要
自动控制系统的组成与分类 自动控制系统的方块图 过渡过程和品质指标 工艺管道及控制流程图
1
第一节 自动控制系统的组成与分类
一、人工操作与自动控制 二、自动控制系统组成 三、自动控制系统的分类
3
第一节 自动控制系统的组成与分类
一、人工操作与自动控制比较
化装置外,还必须具有控制装置所控制的生产设备。
在自动控制系统中,将需要控制其工艺参数的生产设
备、机器、一段管道或设备的一部分叫做被控对象,简 称对象。
要选择好控制系统 的对象
6
第一节 自动控制系统的组成与分类
三、自动控制系统的分类
按被控变量来分类，如温度、压力等控制系统；
按控制器具有的控制规律来分类，如比例、比例积分、 比例微分、比例积分微分等控制系统；
9
第二节 自动控制系统的方块图
方块图中， x 指设定值；z 指输出信号；e 指偏差信 号；p 指发出信号；q 指出料流量信号；y 指被控变量； f 指扰动作用。当x 取正值，z取负值，e= x- z，负反 馈；x 取正值，z取正值， e= x+ z，正反馈。
自动控制系统方块图
10
第二节 自动控制系统的方块图
自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。 它与自动测量、自动操纵等开环系统比较,最本质的 差别,就在于控制系统有无负反馈存在。
操纵指令
操纵作用
工艺参数
自动操纵装置
对象
自动操纵系统方块图
15
第二节 自动控制系统的方块图
三、方块图的等效变换
序
变换方式
原方块图
A+
一、方块图 二、方块图运算法则 三、方块图等效变换 四、传递函数与L变换 五、例题
7
第二节 自动控制系统的方块图
一、方块图 1、信号与变量
载有变量信息的物理变量是信号。
u
y
系统或环节
图7-3 输入、输出变量图
输入变量 输出变量 多输入多数出系统
7
第二节 自动控制系统的方块图
2、方块图基本单元
图模型的一个突出优点是直观、形象，是工程上用来分析 复杂系统的重要手段。方块图组成的四个基本单元：
r(t)
c(t)
R(s) +
R(s) C(s) R(s)
C(s) G(s)
R(s)
C(s)
-
C(s)
C(s)
(a)
(b)
(c)
(d )
（a） 信号线；
（b）分支点(又叫测量点)；
（c）比较点(求和点)； （d）方块（又叫环节）；
方块图实质上是将原理图与数学方程两者结合起来，它一 种对系统的全面描写。
G(s) = G1(s) G2(s) Gn(s)
第二节 自动控制系统的方块图
2、并联运算法则
G1(s) X1(s)
R(s)
+ C(s)
G2 (s)
X 2 (s)
因为 所以
G1 (s)
X1(s) R(s)
G2(s)X R 2(s(s)) X1(s)X2(s)C(s)
G(s)C(s) X1(s)X2(s)X1(s)X2(s) R(s) R(s) R(s) R(s)
第二节 自动控制系统的方块图
3、自动控制系统方块图
在研究自动控制系统时，为了便于对系统分析研究，一 般都用方块图来表示控制系统的组成。
下页图为液位自动控制系统的方块图，每个环节表示组 成系统的一个部分，称为“环节”。两个方块之间用一 条带有箭头的线条表示其信号的相互关系，箭头指向方 块表示为这个环节的输入，箭头离开方块表示为这个环 节的输出。线旁的字母表示相互间的作用信号。
1、串联运算法则
X1(s)
因为
G1 (s)
X2 (s) X1(s)
G1(s)
X 2 (s)
G2(s)
X3 (s) X2 (s)
G2 (s)
G (X X s1 3(()s s))X X 1 2((s s•X X ))2 3((s s))G 1(s2 )(G s)
X3(s)
结论：多个环节串联后总的传递函数等于每个环 节传递函数的乘积。
图7-1 人工操作图
控制速度和精度不能满足大型 现代化生产的需要
3
图7-2 液位自控制图
第一节 自动控制系统的组成
图7-2 液位自动控制
4
第一节 自动控制系统的组成与分类
二、自动控制系统的组成
测量元件与变送器
自动化装置 组 成
被控对象
自动控制器 执行器
5
第一节 自动控制系统的组成与分类
在自动控制系统的组成中,除必须具有前面所述的自动
C(sG ) (s)E G (s()s)[R B((ss))] G(s)[R H((ss))C(s)]
C(s) G(s) R(s) 1G(s)H(s) 结论：具有负反馈结构环节传递函数等于前向通道 的传递函数除以1加（若正反馈为减）前向通道与反 馈通道传递函数的乘积。
第二节 自动控制系统的方块图
说明