自动控制实例ppt

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电子课件-《自动控制技术》-B02-4260 第二章自动控制系统的应用实例

第二章自动控制系统的应用实例
当自动控制系统的给定信号是已知的时间函数时，称这类系统为程序控制系统（Programmed Control System）。如图所示是一个仿型铣床的原理示意图。
仿型铣床的原理示意图
第二章自动控制系统的应用实例
工作原理是：刀架电动机拖动刀架前行的同时带动靠模触指，触指的上下运动使电位器滑臂移动，得到不同的电压与误差进行比较，再经过电压和功率放大，驱动刀架电动机带动刀架做上下运动，最终使得加工的工件与模型一样。但是，制做精确的立体木模是一个精细、费时的工作，所以后来又将木模以纸带（或磁带）上的脉冲系列来代替，这时的闭环控制系统如图所示。加工时由光电阅读机把记录在穿孔纸带（或磁带）上的程序指令，变成电脉冲（即指令脉冲），送入运算控制器。运算控制器完成对控制脉冲的寄存、交换和计算，并输出控制脉冲给执行机构。执行机构根据运算控制器送来的电脉冲信号，控制机床的运动，完成切削成形的要求。
第二章自动控制系统的应用实例
二、炉温自动控制系统
图中的加热炉采用电加热的方式运行，加热器所产生的热量与施加的电压uc 的平方成正比， uc增高，炉温就上升。
炉温自动控制系统原理图
第二章自动控制系统的应用实例
在正常情况下，炉温等于某个期望值t，热电偶的输出电压uf正好等于给定电压ugd 。此时， ue = ugd - uf =0，故ul = ua=0，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使uc保持着一定的数值。这时炉子散失的热量正好
为克服上述缺点，通常采用一对自整角机作为角度检测装置，以取代电位器，从而组成自整角机式的随动系统。
第二章自动控制系统的应用实例
如图所示是采用自整角机作为角度检测的火炮方位角控制的随动系统示意图。图中的自整角机运行于变压器状态，自整角发送机BD的转子与输入轴连接，转子绕组通入单相交流电；自整角接收机BS的转子则与输出轴（炮架的方位角轴）相连接。

自动控制系统概述ppt课件

号
号
1 就地安装仪表
2 集中仪表盘面安装仪表
3 就地仪表盘面安装仪表
4
嵌在管道中
集中仪表盘后安装仪表
5 就地仪表盘后安装仪表
第二节自动控制系统的基本组成及表示形式
对于处理两个或两个以上被测变量，具有相同或不同功能的复式仪表时，可用两个相切的圆或分别用细实线圆与细虚线圆相切表示（测量点在图纸上距离较远或不在同一图纸上），如下图所示。
对于一个稳定的系统（所有正常工作的反馈系统都是稳定系统）要分析其稳定性、准确性和快速性，常以阶跃作用为输入时的被控变量的过渡过程为例，因为阶跃作用很典型，实际上也经常遇到，且这类输入变化对系统来讲是比较严重的情况。
第四节自动控制系统的过渡过程和品质指标
信号常见形式斜坡信号、脉冲信号、加速度信号和正弦信号、阶跃信号等。
执行器
液位自动控制系统方框图
每个方框表示组成系统的一个环节，两个方框之间用带箭头的线段表示信号联系；进入方框的信号为环节输入，离开方框的为环节输出。
第二节自动控制系统的基本组成及表示形式
注意！
方框图中的每一个方框都代表一个具体的装置。方框与方框之间的连接线，只是代表方框之间的信号联系，与工艺流程图上的物料线有区别。 “环节”的输入会引起输出的变化，而输出不会反过来直接引起输入的变化。环节的这一特性称为“单向性” 。自动控制系统是一个闭环系统
第二节自动控制系统的基本组成及表示形式
用同一种形式的方框图可以代表不同的控制系统
蒸汽加热器温度控制系统
给定值x
偏差e
控制器输出p
控制器
干扰作用f
操纵变量q 执行器
对象被控变量y

《自动控制原理》课件第二章

Cen idRd
Ld
d id dt
ud
(2-4)
当略去电动机的负载力矩和粘性摩擦力矩时，机械运动
微分方程式为
M GD2 d n 375 d t
(2-5)
式中，M为电动机的转矩(N·m)； GD2为电动机的飞轮矩
(N·m2)。当电动机的励磁不变时，电动机的转矩与电枢电
流成正比，即电动机转矩为
M=Cmid
称为相似量。如式(2-1)中的变量ui、uo分别与式(2-3)中的变
量f(t)、y(t)为对应的相似量。
2.1.2 线性定常微分方程求解及系统运动的模态当系统微分方程列写出来后，只要给定输入量和初始条
件，便可对微分方程求解，并由此了解系统输出量随时间变化的特性。
若线性定常连续系统的微分方程模型的一般表示形式为 y(n)(t)+a1y(n－1)(t)+···+any(t)=b0u(m)(t)+b1u(m－1)(t)+…+bmu(t)
x0
( x x0 )2
当增量x－x0很小时，略去其高次幂项，则有
y
y0
f (x)
f (x0)
d f (x) dx
x0
(x x0)
令Δy=y－y0=f(x)－f(x0)，Δx=x－x0，K=(df(x)/dx)|x0，则线性
化方程可简记为Δy=KΔx。这样，便得到函数y=f(x)在工作
点A附近的线性化方程为y=Kx。
图2-4 小偏差线性化示意图
对于有两个自变量x1、x2的非线性函数f(x1，x2)，同样可在某工作点(x10，x20)附近用泰勒级数展开为
y
f (x1 ，x2 )
f

《自动控制原理》课件

集成化：智能控制技术将更加集成化，能够实现多种控制技术的融合和应用。
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
网络化：智能控制技术将更加网络化，能够实现远程控制和信息共享。
绿色化：智能控制技术将更加绿色化，能够实现节能减排和环保要求。
控制系统的网络化与信息化融合
网络化控制：通过互联网实现远程控制和监控
现代控制理论设计方法
状态空间法：通过建立状态空间模型，进行系统分析和设计频率响应法：通过分析系统的频率响应特性，进行系统分析和设计极点配置法：通过配置系统的极点，进行系统分析和设计线性矩阵不等式法：通过求解线性矩阵不等式，进行系统分析和设计
最优控制理论设计方法
基本概念：最优控制、状态方程、控制方程等设计步骤：建立模型、求解最优控制问题、设计控制器等控制策略：线性二次型最优控制、非线性最优控制等应用领域：航空航天、机器人、汽车电子等
动态性能指标
稳定性：系统在受到扰动后能否恢复到平衡状态快速性：系统在受到扰动后恢复到平衡状态的速度准确性：系统在受到扰动后恢复到平衡状态的精度稳定性：系统在受到扰动后能否保持稳定状态
抗干扰性能指标
稳定性：系统在受到干扰后能够恢复到原来的状态
准确性：系统在受到干扰后能够保持原有的精度和准确性
信息化控制：利用大数据、云计算等技术实现智能化控制
融合趋势：网络化与信息化的融合将成为未来控制系统的发展方向应用领域：工业自动化、智能家居、智能交通等领域都将受益于网络化与信息化的融合
控制系统的模块化与集成化发展
模块化：将复杂的控制系统分解为多个模块，每个模块负责特定的功能，便于设计和维护集成化：将多个模块集成为一个整体，提高系统的性能和可靠性发展趋势：模块化和集成化是未来控制系统发展的重要方向应用领域：广泛应用于工业自动化、智能家居、智能交通等领域

哈工大自动控制原理PPT课件

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随动系统实例1
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10
随动系统实例2
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11
随动系统实例3
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
随动系统实例4
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随动系统实例5
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随动系统实例6
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随动系统实例7
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定值控制系统实例1
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定值控制系统实例2
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定值控制系统实例3
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陀螺仪装入运载火箭
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国际空间站更换陀螺仪
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哈尔滨号导弹驱逐舰
温度热敏电阻空调器室内空气等热传导参考输入元件控制器执行元件被控对象测量元件指令输被控制量输出信号激磁绕组减速器负载闭环直流电机调速系统激磁绕组减速器负载测速发电机激磁开环控制与闭环控制执行元参考输入控制变量被控制量控制器执行元参考输入控制变控制器测量元件偏差开环控制没有测量元件没有反馈
自动控制原理
向减少偏差的方向变化（减小或.消除偏差）。
6
控制系统的基本组成
参考输入偏差放大与串联补偿
扰动量
功
执行
被控被控制量
放
元件
对象
反馈量
测量元件
反馈补偿
.
7
元件的作用
1.执行元件直接操纵被控对象，改变被控制量。如电动机，液压马达，温控系统中的加热器等。选择执行元件要注意有足够的功率和频带宽度。 2.放大元件对信号进行幅值和功率的放大，以及信号形式的变换。 3.测量元件测量被控制量，产生与被控制量有一定函数关系的信号。测量元件的精度要高于系统精度，也要有足够的带宽。

自动控制基础知识.详解ppt课件

双位控制在给排水工程中采用普遍，如:水池、水箱的液位控制，实验室恒温箱的温度控制等。
双位控制的特点：控制器只有最大和最小两个输出值，执行器只有“开”和“关”两个极限位置。被控对象中物料量或能量总是处于不平衡状态，被控变量总是剧烈振荡，得不到比较平衡的控制过程。
认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“ 精准扶贫”项目
（2）主要特点：从信号传送来看，输出量经测量后回送到输入端，回送的
信号使信号回路闭合，构成闭环，即为负反馈。从控制作用的产生看，由偏差产生的控制作用使系统沿减
少或消除偏差的方向运动。——偏差控制
认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“ 精准扶贫”项目
二、比例控制
定义：使被控量的偏差量与调节阀的开关量对应起来，如图1.15所示的系统，当液面高于给定值Lo后，阀门不是全关，而是关小，液面越高，阀关得越小；反之．液面低于给定值Lo，阀也不是全开，而是开大，液面越低，阀开得越大。例如，液面低于给定值Lo的10％时，则调节信号也能使阀门开大10％。这样当对象负荷变化时，调节作用就会与之相适应。这种控制器的输出与被控量的偏差值成比例的调节方式称为比例控制，又称P控制。
认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“ 精准扶贫”项目
被控量——输出量给定量——输入量
给定输入：决定系统输出量的变化规律或要求值
扰动输入：系统不希望的外作用

《自动控制实例》(共8张PPT)

2021/12/28
3
2. 飞机-自动驾驶仪
飞机自动驾驶仪是一种能保持或改变飞机飞行状态的自动装置。它可以稳定飞行的姿态、高度和航迹；可以操纵飞机爬高、下滑和转弯。飞机与自动驾驶仪组成的自动控制系统称为飞机-自动驾驶仪系统。
2021/12/28
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2. 飞机-自动驾驶仪
2021/12/28
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3. 电阻炉-微机温控系统
2021/12/28
2
1. 函数记录仪
电阻炉-微机温控系统飞电机阻自炉动-微驾机驶温仪控是系一统种能保持或改变飞机飞行状态的自动装置。函锅数炉记-液录位仪控是制一系种统通用的自动记录仪，它可以在直角坐标上自动描绘两个电量的函数关系．同时，记录仪还带有走纸机构，用以描绘一个用电于量工对业时生间产的中函炉数温关控系制。的微型计算机控制系统，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、操函作数简记单录、仪灵是活一性种和通适用应的性自好动等记一录系仪列，优它点可。以在直角坐标上自动描绘两个电量的函数关系．同时，记录仪还带有走纸机构，用以描绘一个电电阻量炉对-微时机间温的控函系数统关系。图1-12为某工厂电阻炉微型计算机温度控制系统原理示意图锅炉液 -液位位过控高制，系那统么易使蒸汽带水开有溢出危险。它用可微以型稳计定算飞机行控的制姿系态统、代高替度模和拟航式迹控；制系统是今后工业过程控制的开展方向。锅用炉于液工位业过生高产，中那炉么温易控使制蒸的汽微带型水计开算有机溢控出制危系险统。，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、操锅作炉简液单位、过灵高活，性那和么适易应使性蒸好汽等带一水系开列有优溢点出。危险。因锅此炉， -液必位须控通制过系调统节器严格控制锅炉液位的上下，以保证锅炉正常平安地运行。因锅此炉，是必电须厂通和过化调工节厂器里严常格见控的制生锅产炉蒸液汽位的的设上备下．，为以了保证锅炉正常平运安行地，运需行要。维持锅炉液位为正常标准值。函锅数炉记液录位仪过是高一，种那通么用易的使自蒸动汽记带录水仪开，有它溢可出以危在险直。角坐标上自动描绘两个电量的函数关系．同时，记录仪还带有走纸机构，用以描绘一个图电1-1量2对为时某间工的厂函电数阻关炉系微。型计算机温度控制系统原理示意图锅炉是 -液电位厂控和制化系工统厂里常见的生产蒸汽的设备．为了保证锅炉正常运行，需要维持锅炉液位为正常标准值。它电可阻以炉稳-微定机飞温行控的系姿统态、高度和航迹；锅炉-液位控制系统

自动控制原理-自动化的应用举例

制造业顶层信息化
现代集成制造系统
制造业底层自动化
机器人与自动化装备
精选课件
6
楼宇（管理）自动化——
能量管理系统：电、气、水全自动管理空气质量系统：温度、湿度、空气质量管理安全消防系统：安检、消防自动报警、
救护系统办公自动化：
精选课件
7
军事自动化——无人飞机、导弹
交通自动化机器人
精选课件
自动化或自动控制实例
日常生活中常见的：
*家庭：全自动照相机、洗衣机、电饭煲 *银行：自动取款机ATM
*交通：自动控制的红绿灯、火车上的自动烧开水机
*高档楼宇：自动门、自动自来水开关
精选课件
1
自动化设备的特点：
工作时不需要（或很少需要）人参与，
却能按照人的要求“自动”完成其承担的任充务分。理解： ❖ 各种自动的（或自动控制的）设备
8
精选课件
9
精选课件
10
精选课件
11
壁面清洗机器人
擦
玻
璃
机
器
精选课件
12
精选课件
13
采摘机器人
精选课件
14
医用机器人
精选课件
15Biblioteka 自动化的研究内容宽广，并且越来越宽广
自动化是一门名副其实的多学科交叉学科
精选课件
16
※基本作用（传统观念）
——比人干得更快、更好，极大地提高生产力从自动化生产线上生产的产品，质量越来越好，价格越来越低。例： 5 元数字计算机
仅是一项大的自动化工程中的一个细胞。 ❖ 而以上例举的自动的设备
仅为整个自动化大家庭中的一个个小细胞