《自动控制原理》李素玲 第一章第三节

第一章 绪论
1.3.4 按时间信号的性质分类
按时间信号的性质可分为连续系统和离散系统。
1. 连续系统： 若系统各环节间的信号
均为时间 的连续函数，
则称这类系统为连续系 统。
0 连续信号 t
连续系统的运动规律可用微分方程描述。上 述的水位控制系统和电动机调速系统均属这类系 统。
第一章 绪论
2. 离散控制系统：
第一章 绪论
1.3 自动控制系统的分类
1.3.1 按信号传送的特点或系统结构特点分类
1.3.2 按给定值的特点分类 1.3.3 按数学描述分类 1.3.4 按时间信号的性质分类 1.3.5 按系统参数是否随时间变化分类
第一章 绪论
1.3.1 从信号传送的特点或系统结构特点分类
按信号传送特点或系统结构特点可 以将控制系统分为开环控制系统、闭环 控制系统和复合控制系统三大类，前已
第一章 绪论
恒值系统（续）
图1－12
电阻炉微机温度控制系统方框图
4. 优点: 计算机温度控制系统，具有精度高、功能
强、经济性好、无噪声、显示醒目、读数
直观、打印存档方便、操作简单、灵活性
和适应性好等一系列优点。
第一章 绪论
二、随动系统
1、定义：给定值随意变化而事先无法知道的系统。
2、目的：使c(t)按一定精度跟踪r(t)的变化。 3、例如：跟踪目标的雷达系统、火炮群控 制系统、 导弹制导系统、参数的自动检验系统、 X-Y记录仪、船舶驾驶舵位跟踪系统、 飞机自动驾驶仪等等。
系统中一处或几处的
信号为脉冲序列或数
字编码，则称这类系
统为离散系统。
0 离散信号
t
离散系统的运动规律可用差分方程描述。 上述的电阻炉微机温度控制系统和数控机床控 制系统均属这类系统。
第一章 绪论
1.3.5 按系统参数是否随时间变化分类
按系统参数是否随时间变化可分为定常系统 与时变系统。
1. 定常系统：
随动系统（续）
由两个电位计组成桥式连
接，Δu=ui-ua。若0=θi，
ui u0
则预先整定ui=u0 ,则Δu=0，
电机不动，系统处于平衡 状态。
Δ
u = ui - u0
图1－14
图1－15 船舶驾驶舵角位置跟踪系统方框图
随动系统（续）
第一章 绪论
若θi 变了，而θ0 未变，则有θ0≠θi ， ui≠u0，
第一章 绪论
随动系统（续）
图1－13
船舶驾驶舵角位置跟踪系统
0
其任务是使船舵角位置按给定指令变化，即要求θ 跟随θi:θ0(t)=θi(t)。
第一章 绪论
随动系统（续）
图1－13
船舶驾驶舵角位置跟踪系统
该系统由船舵（受控对象）、电位计（测量、比较元 件）、电机、减速器、电压和功率放大器等组成。
第Hale Waihona Puke Baidu章 绪论
图1－12
电阻炉微机温度控制系统
号送入计算机。在计算机中与所设置的期望值比较后产生偏 差信号。计算机便根据预定的控制算法（即控制 规律）计 算相应的控制量，再经D/A转换变为0—10mA的电流，通过
第一章 绪论
恒值系统（续）
图1－12
电阻炉微机温度控制系统
触发器控制晶闸管的控制角α，从而改变晶闸管的 整流电压，也就改变了电阻丝中电流的大小，达到 控制炉温的目的。
述及，故不赘述。
第一章 绪论
1.3.2 按给定值的特点分类 按给定信号特点可以将控制系统分为恒 值系统、随动系统和程控系统三大类。
一、恒值系统：
1. 定义——输入信号r(t)为常值的系统。
2. 目的——保证输出信号c(t)恒定。
3. 例如：调速系统（当给定电压ug不变
时），水池水位控制系统，空调、冰
第一章 绪论
2. 非线性系统：
严格地讲，实际的物理系统中很少存在理想的线性 系统，总是或多或少地存在着不同程度的非线性特性。
为研究问题方便，当非线性特性不显著或系统在非线性
特性区域的工作范围不大时，可将它们线性化，然后按 线性系统处理。那么，可以线性化的元件称为非本质性 非线性元件，而不能线性化的元件称为本质性非线性元 件。系统中只要包含一个本质性非线性元件，就得用非 线性微分方程来描述其运动过程。这种用非线性微分方 程来描述的系统就称为非线性系统。在这类系统中，不 能使用叠加原理。
箱以及工业炉温控制系统等。
第一章 绪论
恒值系统（续）
图1－12
电阻炉微机温度控制系统
上图为电阻炉微机温度控制系统，电阻丝通过晶闸 管主电路加热，炉温期望值用计算机键盘预先设置，实 际炉温由热电偶检测，并转换成电压（mv），经放大
滤波后，由模/数转换器（A/D）将模拟信号→数字信
第一章 绪论
恒值系统（续）
齿轮箱 进给脉冲 比较 反馈脉冲 放大
SM
工作台
测量
第一章 绪论
1.3.3 按数学描述分类
按数学描述可以将控制系统分为线性系统和非线 性系统。 1. 线性系统： 组成系统的所有元件均为线性元件时，即它们的 输入-输出特性是线性的，这样的系统称为线性系
统。这类系统的运动过程可用线性微分方程（差
分方程）来描述，其主要特点是具有齐次性和叠 加性，最大的优点是数学处理简便，理论体系完 整。
1、定义：给定值或指令输入信号按预定程序变化 的系统。
2、目的：c(t)按预定的程序去运行。
3、举例：顺序控制器、数控机床、仿形机床等。
第一章 绪论
程控系统（续）
如图所示为数控机床，其中的输入处理、插补计算 和控制功能可由逻辑电路实现，也可由计算机来完成。 一般都将加工轨迹编好程序。并转换成脉冲输入，再将 工作台移动轨迹也换算成脉冲侧出来与输入脉冲比较后 再换算成模拟信号用以控制伺服电动机SM。
系统的参数不随时间变化的系统。描述其动态 特性的微分方程或差分方程的系数为常数。 2. 时变系统： 系统的参数随时间而变化。描述其动态特性的 微分方程或差分方程的系数不为常数。
1.3 控制系统分类
小 结
自动控制系统的分类方法很多， 其中最常见的是按给定信号特点进 行分类，可分为恒值系统、随动系 统和程控系统；以及按系统结构特 点进行分类，可分为开环控制系统、 闭环控制系统和复合控制系统。
Δu≠0 ，从而使电机转动，带动船舵角位置θ0向 θi 要求的位置变化，直至θ0=θi ，Δu=0 ，电机 才停止。系统重又平衡。
第一章 绪论
随动系统（续）
4. 优点：控制对象简单，指令信号事先无法知道 其变化规律。可用功率很小的指令信号操纵功 率很大的工作机械，还可进行远距离控制。
三、程控系统：