自动控制系统
自动控制系统
自动控制系统*概述自动控制系统( automatic control systems )简称自控系统，是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。
自动控制系统已被广泛应用于人类社会的各个领域。
在工业方面，对于冶金、化工、机械制造等生产过程中遇到的各种物理量，包括温度、流量、压力、厚度、张力、速度、位置、频率、相位等，都有相应的控制系统。
在此基础上通过采用数字计算机还建立起了控制性能更好和自动化程度更高的数字控制系统，以及具有控制与管理双重功能的过程控制系统。
在农业方面的应用包括水位自动控制系统、农业机械的自动操作系统等。
在军事技术方面，自动控制的应用实例有各种类型的伺服系统、火力控制系统、制导与控制系统等。
在航天、航空和航海方面，除了各种形式的控制系统外，应用的领域还包括导航系统、遥控系统和各种仿真器。
此外，在办公室自动化、图书管理、交通管理乃至日常家务方面，自动控制技术也都有着实际的应用。
随着控制理论和控制技术的发展，自动控制系统的应用领域还在不断扩大，几乎涉及生物、医学、生态、经济、社会等所有领域。
自动控制系统*组成自动控制系统主要由：控制器，被控对象，执行机构和变送器四个环节组成。
在自动控制系统的组成中,除必须具有前面所述的自动化装置外,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。
自动控制系统*常用术语被控对象：需要实现控制的设备、机械和生产过程被控变量：对象内要求保持一定数值的物理量，即输出量控制变量：受执行器控制，用以使被控变量保持一定数值的物料和能量干扰：除控制变量以外，作用于对象并引起被控变量变化的一切因素给定值：工艺规定被控变量所要保持的数值偏差：设定值与测量值之差自动控制系统*分类自动控制系统有几种分类方法按控制原理的不同，自动控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统。
自动控制系统
自动控制系统自动控制系统（Automatic Control System）是一种通过感知、判断和控制，使得系统能够自主完成复杂动作的技术，广泛应用于工业、交通、医疗、环保等领域，为人类生产和生活的发展带来了不可替代的作用。
一、自动控制系统的基本组成（1）传感器（Sensor）：能够将被检测物理量转换为电信号，并传输到控制系统中。
（2）执行器（Actuator）：将控制系统输出的电信号转换为机械运动，从而改变被控对象的运动状态。
（3）处理器（Processor）：主要是指控制器，负责控制系统的逻辑运算、执行判断，并发出控制信号。
（4）被控对象（Controlled Object）：指被控制的机器、设备或系统等。
二、自动控制系统的基本原理自动控制系统的基本原理是反馈控制，即通过传感器对照被控对象的实际状态进行监测，将得到的信号与设定值进行比较后，通过控制器输出控制信号，使得运动状态接近预设状态的过程。
三、自动控制系统的应用领域（1）工业自动化：自动化生产线的应用，生产厂家可以通过自动控制系统对生产线的效率和质量进行控制。
（2）交通运输：自动化驾驶技术将汽车、飞机、船只等交通工具转化为复杂的控制系统。
（3）医疗系统：自动化手术机器人替代了传统手术方式，可以最大限度地减少病人手术时的风险。
（4）环境保护：气体监测、空气净化器和环境控制系统，通过自动控制技术对环境进行管控，使得环境污染得到一定程度的改善。
四、自动控制系统的未来前景随着科技的不断进步，自动控制系统在人工智能、物联网和大数据等领域中的应用也越来越广泛。
特别是在5G与自动控制系统融合后的应用，其应用场景更是具备无限可能。
总之，自动控制系统在人类的生产和生活中扮演着越来越重要的角色，其发展已成为推动整个社会前进与进化的重要力量，我们有理由相信，在未来社会自动控制技术将发挥更大的作用。
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ppt课件
(二) 逆变器输出电压与脉宽的关系 单极式SPWM 脉冲幅值1/2Us.在半个周波内有 N个脉冲,个脉冲不等宽 但中心间距一样, 等三角波的周期
令 第 个矩形脉冲宽度为 其中心点相位角
因为从原点始只有半个三角波
因为输出电压波形 负半波左右对称,是一个奇 次周期函数
把N个矩形脉冲代表的 代入上式,须先求的每个 脉冲的起始和终止相位角
五.研究自动控制系统的方法
定性分析 建立数学模型
定性分析 建立数学模型
定量分析
定性分析
对系统校正 工程实践
对系统校正
称心？
N
Y 工程实践
六.本课程与其它课程的关系
先修课程 电机学、自控原理、电子技术
后续课程 计算机控制系统
六.本课程与其它课程的关系
主要内容 直流电机自动控制系统 交流电机自动控制系统
§7-1变频调速的基本控制方 式
电机调速时希望磁通量Φm为额定值不变 三相异步机每相电势 Eg=4.44f1N1KN1Φm f1------定子频率 KN1---基波绕组系数 N1-----定子每相绕组串联匝数 Φm ----每极气隙磁通量(Wb)
一.基频以下调速
f1从额定f1n向下调。 要求： Eg /f1 =常数。
二.自动控制系统的分类
③过程控制系统 特点：对生产过程自动提供一定的外界条件，
例如：温度、压力、流量、粘度、浓度等参 量保持恒定或按一定的程序变化。对其中的 每一局部，可以是随动系统，也可以是恒值 系统。 例子：化工厂控制系统。
二.自动控制系统的分类
2.按数学模型分类 数学模型 描述系统内部各物理量之间关系的数学表达式。 静态模型 变量各阶导数为零的条件下。
二:直接变频装置(AC-AC)
自动化控制系统的介绍(19页)
自动化控制系统的介绍自动化控制系统是一种通过使用计算机和电子设备来自动执行任务和过程的系统。
它广泛应用于工业、商业、交通、医疗、教育等多个领域，为人类的生活和工作带来了极大的便利和效率提升。
自动化控制系统的工作原理是基于传感器、执行器和控制器的相互作用。
传感器用于检测和收集环境中的信息，如温度、压力、流量等，并将这些信息传递给控制器。
控制器根据预设的程序和算法，对收集到的信息进行分析和处理，然后向执行器发出指令，执行器根据指令执行相应的动作，从而实现对过程的控制。
自动化控制系统的优势在于其高精度、高效率和稳定性。
通过自动化控制，可以实现对过程的精确控制，减少人为错误和不确定性，提高生产效率和产品质量。
同时，自动化控制系统还可以实现远程监控和操作，方便管理人员对过程的实时监控和调整。
然而，自动化控制系统也存在一些挑战和问题。
自动化控制系统的设计和实施需要专业的知识和技能，需要投入大量的人力和物力资源。
自动化控制系统可能存在安全风险，如系统故障、误操作等，需要采取相应的安全措施来保障系统的稳定运行。
自动化控制系统可能对就业产生一定的影响，需要合理规划和培训，以适应自动化时代的就业需求。
自动化控制系统作为一种先进的技术手段，为人类的生活和工作带来了巨大的变革和提升。
随着科技的不断发展和应用，自动化控制系统将在更多的领域发挥重要作用，为人类社会的发展做出更大的贡献。
自动化控制系统的广泛应用自动化控制系统在各个领域的应用广泛且深入，下面将介绍几个主要的应用领域及其特点。
1. 工业生产：在工业生产中，自动化控制系统被广泛应用于生产线、制造过程、质量控制等方面。
通过自动化控制，可以实现生产过程的自动化、智能化和高效化，提高生产效率和产品质量，降低生产成本。
2. 商业管理：在商业管理领域，自动化控制系统被应用于库存管理、销售预测、客户关系管理等方面。
通过自动化控制，可以实现商业活动的自动化、智能化和高效化，提高商业运营效率，降低运营成本。
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
自动控制系统名词
自动控制系统名词
自动控制系统是一种能够自动调节和控制设备、过程或系统的机制。
它使用各种传感器、控制器和执行器来实现对被控对象的监测、分析和操作。
在自动控制系统中，传感器用于检测被控对象的状态或参数，如温度、压力、流量等，并将其转换为电信号或数字信号。
控制器接收这些信号，并使用预定的控制算法进行处理，以确定所需的控制动作。
执行器则根据控制器的指令，对被控对象进行实际的操作，如调节阀门开度、改变电机转速等。
自动控制系统的目标是实现被控对象的稳定运行、精确控制和优化性能。
它可以应用于各种领域，如工业生产、航空航天、交通运输、能源管理、环境保护等。
常见的自动控制系统包括反馈控制系统、前馈控制系统、比例积分微分（PID）控制系统等。
它们的设计和实现需要考虑到被控对象的特性、控制要求、传感器和执行器的性能以及控制算法的选择。
自动控制系统的优点包括提高生产效率、降低劳动强度、提高产品质量、增强安全性和可靠性等。
它的发展和应用对于现代工业和社会的进步起到了重要的推动作用。
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。
- 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)。
2020/5/21
④
19
2、过渡过程分析
⑤当电枢电流变成零后，由于反组桥 的输出电压与电动机的反电势的电压 在电流形成回路上的极性一致，形成 反接制动，所以此时的反向电流迅速 增大。
2020/5/21
④
20
2、过渡过程分析
当反向电枢电流出现超调时电流 调节器又迅速退出饱和。
从电流反向到电流调节器退出饱 和，这段（t2→t3）时间，称为反组桥 整流阶段。
△Un
2020/5/21
9
2、过渡过程分析
①当控制系统在t1时刻接到停车命令
后， U会n* 立即变零。但是，由于机
械惯性转速反馈信号不可能立即发生， 造成速度调节器的输入偏差信号立即 等于转速反馈信号，导致ASR的输出 立即达到反向饱和状态。
2020/5/21
10
2、过渡过程分析
②由于ACR的给定信号和反馈信号此 时的极性相同，又导致ACR产生反向 饱和。
二、典型配合控制系统的制动过程分析
2、过渡过程分析
2020/5/21
4
第三节 有环流可逆调速控制系统及控制系统仿真
二、典型配合控制系统的制动过程分析
2、过渡过程分析 如果转速给定突然变零，实验解析
结果如右图所示。
2020/5/21
5
第三节 有环流可逆调速控制系统及控制系统仿真
二、典型配合控制系统的制动过程分析
t4
t5
26
2、过渡过程分析
⑥由于负载转矩TdL和电磁转矩T的极
性相反导致
T
TdL
GD 2 375
dn dt
的值很大，电动机开始迅速下降。
恒流降速区
2020/5/21
t4
t5
27
2、过渡过程分析
⑥由于负载转矩TdL和电磁转矩T的极
性相反导致
T
TdL
GD 2 375
dn dt
的值很大，电动机开始迅速下降。
2020/5/21
1
第432讲
本讲主要内容： 第三节 有环流可逆调速控制系统及其控制系统仿真 二、典型配合控制系统的制动过程分析
2020/5/21
2
第三节 有环流可逆调速控制系统及控制系统仿真
二、典型配合控制系统的制动过程分析
2、过渡过程分析
2020/5/21
3
第三节 有环流可逆调速控制系统及控制系统仿真
2、过渡过程分析 如果转速给定突然变零，实验解析
结果如右图所示。
2020/5/21
6
2、过渡过程分析
发生变化的时序顺序如下：
U
* n
U
* I
Uct
Id
n
由于速度调节器的饱和限幅特性：当电
枢电流超调后电流调节器进入短暂的恒
流调节状态。
2020/5/21
7
2、过渡过程分析
①当控制系统在t1时刻接到停车命令③2Fra bibliotek20/5/21
15
2、过渡过程分析 ③由于电感上的电流不能发生突变,所以
尽管反组桥触发角在整流区但外部条 件还没有满足，故此时属于待整流状 态。而正组桥由于此时触发角在逆变 区，而电流方向又没有发生变化，所 以此时称为本桥逆变状态。
③
2020/5/21
16
2、过渡过程分析
④由于t1→t2阶段电磁转矩与负载转矩的 差比较小，所以此时的下降加速度 dn 也比较小，因此对转速的影响 dt 也比较小，如右图所示中的t1→t2阶段。
后， U会n* 立即变零。但是，由于机
械惯性转速反馈信号不可能立即发生， 造成速度调节器的输入偏差信号立即 等于转速反馈信号，导致ASR的输出 立即达到反向饱和状态。
2020/5/21
8
2、过渡过程分析
①当控制系统在t1时刻接到停车命令
后， U会n* 立即变零。但是，由于机
械惯性转速反馈信号不可能立即发生， 造成速度调节器的输入偏差信号立即 等于转速反馈信号，导致ASR的输出 立即达到反向饱和状态。
t4到t5之间反组桥重新进入整流 阶段。这段时间的长短取决于什么？
恒流降速区
2020/5/21
t4
t5
25
2、过渡过程分析
t3到t4之间为反组桥逆变阶段， 这段时间的长短取决于电动机储存的 能量和制动转矩的大小。
t4到t5之间反组桥重新进入整流 阶段。这段时间的长短取决于什么？
恒流降速区
2020/5/21
恒流降速区
2020/5/21
2020/5/21
11
2、过渡过程分析 ②由于ACR的给定信号和反馈信号此 时的极性相同，又导致ACR产生反向 饱和。
△Ui
2020/5/21
12
2、过渡过程分析
②由于ACR的给定信号和反馈信号此 时的极性相同，又导致ACR产生反向 饱和。
2020/5/21
13
2、过渡过程分析 ③由于电感上的电流不能发生突变,所以
2020/5/21
④
17
2、过渡过程分析
④由于t1→t2阶段电磁转矩与负载转矩的 差比较小，所以此时的下降加速度 dn 也比较小，因此对转速的影响 dt 也比较小，如右图所示中的t1→t2阶段。
2020/5/21
④
18
2、过渡过程分析
⑤当电枢电流变成零后，由于反组桥 的输出电压与电动机的反电势的电压 在电流形成回路上的极性一致，形成 反接制动，所以此时的反向电流迅速 增大。
电动机将动能变成
电能的时间区域的长
短取决于什么？
恒流降速区
2020/5/21
23
2、过渡过程分析
当电流调节器的输出退出饱和状 态进入线性调节状态后，只要电流调 节器的给定不变，根据反馈定理制动 电流就会自动保持最大值不变。因此 出现恒流制动阶段。
恒流降速区
2020/5/21
24
2、过渡过程分析
t3到t4之间为反组桥逆变阶段， 这段时间的长短取决于电动机储存的 能量和制动转矩的大小。
2020/5/21
④
t3 21
2、过渡过程分析
当反向电枢电流出现超调时电流 调节器又迅速退出饱和。
从电流反向到电流调节器退出饱 和，这段（t2→t3）时间，称为反组桥 整流阶段。
2020/5/21
④
t3 22
2、过渡过程分析
当电流调节器的输出退出饱和状 态进入线性调节状态后，只要电流调 节器的给定不变，根据反馈定理制动 电流就会自动保持最大值不变。因此 出现恒流制动阶段。
尽管反组桥触发角在整流区但外部条 件还没有满足，故此时属于待整流状 态。而正组桥由于此时触发角在逆变 区，而电流方向又没有发生变化，所 以此时称为本桥逆变状态。
③
2020/5/21
14
2、过渡过程分析 ③由于电感上的电流不能发生突变,所以
尽管反组桥触发角在整流区但外部条 件还没有满足，故此时属于待整流状 态。而正组桥由于此时触发角在逆变 区，而电流方向又没有发生变化，所 以此时称为本桥逆变状态。