《自动控制原理》李素玲 第一章第三节

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
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。
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：
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）
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。
பைடு நூலகம்
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：
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。
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。
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
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。
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：
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。
第一章 绪论
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
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。
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。