自动米乐M6 M6米乐化的基本原理docx

　　自动化的基本原理 一、自动控制系统与理论 (1)系统:由相互关联、相互制约、相互影响的一部分组成的具有某种功能的有机整体。 控制：为改善系统性能或达到特定目的，通过信息的采集和加工而施加到系统的作用。 自动控制系统：能够实现自动化任务的设备，是工程技术领域的人造系统。自动化可理解为一个设备、一个系统或一个过程，采用一系列特定的技术，在没有人参与或很少有人参与的情况下实现预期目标的运行过程或运行状态。 一个典型的控制系统 44 页图 3.1.8 自动控制系统典型实例 蒸汽机自动调速系统 水箱液位自动控制系统 水箱液位自动控制系统动画演示 二级倒立摆演示 嫦娥 3 号全程自主登录 自动控制理论从三方面对自动控制系统进行研究 系统的建模 系统的分析：已知数学模型，分析系统特性 控制系统的综合：已知指标要求， 确定结构满足要求 不同特色的理论和技术体系 经典控制理论 现代控制理论 大系统理论和智能控制技术二、被控对象及数学模型建立 被控对象：又称控制对象、受控对象。在自动控制系统中，一般以被控制的设备或过程为对象，如反应器、精馏设备、或传热过程、燃烧过程等。 深入研究和掌握被控对象的特性和数学描述方法是设计高质量控制系统的前提和技术关键。 建立被控对象 数学建模的基本方法 解析法：根据对象运用的物理、化学机理建立输入输出之间的因果关系。此法建立的数学模型称为机理模型。 实验法:把对象看为一个黑箱，通过对它施加输入信号以及由此产生的输出响应来确定模型的方法。此法建立的模型称为辨识模型。 数学模型建立实例：弹簧阻尼器系统 数学建模的若干实例：数独的数学模型与求解 拥挤水房打水问题的数学模型 网络问题成瘾数学模型 最佳观影位置选择的数学模型 三、自动控制基本原理 自动控制系统基本性能要求 一个自动控制系统从原来的平衡状态过渡到一个新的平衡状态，两个平衡状态之间的过渡过程称为动态，处于平衡状态时称为静态。 自动控制系统动态响应形式 59 页图 3.3.7 自动控制系统基本性能要求 稳定性：当一个实际的系统处于一个平衡的状态时，如果受到外来作用的影响时系统经过一个过渡过程仍然能够回到原来的平衡状态，称这个系统是稳定的，否则称系统不稳定。衡量一个控制系统过渡过程的好坏，稳定性是对系统的基本要求。 准确性：用稳态误差来表示。在参考输入号作用下，当系统达到稳态后，其稳态输出与参考输入之差叫做给定稳态误差。显然，这种误差越小，表示系统的输出跟随参考输入的精度越 高 快速性：对过渡过程的形式和快慢提出要求，一般称为动态性能。快速性好的系统，消除偏差的过渡过程时间就短，就能复现快速变化的输入信号，因而具有较好的动态性能。稳定高 射炮射角随动系统，虽然炮身最终能跟踪目标，但如果目标变动迅速，而炮身行动迟缓，仍然抓不住目标。 补充:在同一个系统中，上述三方面的性能要求通常是相互制约的。如为了提高系统的动态 响应的快速性和稳态精度，就需要增大系统的放大能力，而放大能力的增强，必然促使系统 动态性能变差，甚至会使系统变为不稳定。反之，强调系统动态过程平稳性的要求，系统的放大倍数就应较小，从而导致系统稳态精度的降低和动态过程的缓慢。由此可见，系统动态 响应的快速性、高精度和动态稳定性之间是一对矛盾。 自动控制系统基本控制方式 开环控制：控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向作用的控制过程，按这种 方式组成的系统称为开环控制系统，其特点是系统的输出量不会对系统的控制作用产生影响， 不具备自动修正的能力。 举例：打开灯开关---按下开关后的一瞬间，控制活动已经结束 ，灯是否亮起已对控开关这个活动没有影响；投篮---篮球出手后就无法再对其进行控制，无论进球与否，球出手的一瞬间控制活动己结束。 框架图:55 页 图 3.3.1 3.3.2 闭环控制:将输出量直接或间接反馈到输入端形成闭环、参与控制的控制方式。按负反馈原理组成的闭环控制系统才是真正意义上的自动控制系统， 反馈控制是自动控制最基本的形式，自动控制理论主要就是围绕反馈控制来研究自动控制系统的。 举例：调节水龙头---首先在头脑中对水流有一个期望的流量，水龙头打开后由眼睛观察现有的流量大小与期望值进行比较，并不断地用手进行调节形成一个反馈闭环控制；骑自行车--- 不断的修正进行的方向与速度进行闭环控制。 复合控制:开环控制和闭环控制相结合的一种控制方式，是在闭环控制的基础上，通过增设前馈补偿器来提高系统的控制精度，从而改善控制系统的稳态性能。主要应用于高精度的控制系统中。 58 页图 3.3.6 单回路控制--具有一个闭合环路的控制多回路控制--具有多个控制器

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