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经典控制理论1 自动控制的一般概念与方框图绘制

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注:本文参考《自动控制原理(第二版)》,程鹏主编,为学习总结笔记。

经典控制理论1

经典控制理论是19世纪初-20世纪五十年代发展的控制理论,主要发展时期为二战时期,其主要的研究方法如下

  • 时域分析法

  • 根轨迹法(复域法)

  • 频域分析法
    一、自动控制的任务
    要明确控制系统的任务,就得先知道啥是被控对象、被控量和给定值
    例如,我们用电水壶烧水时,希望把水烧到100℃,这时烧水的设备就是被控对象,温度(物理量)就是被控量,而希望的100℃就是给定值。则控制系统的任务就是:使被控对象的被控量等于给定值,在这个例子中,就是使电水壶把水的温度烧到100℃。
    那么自动控制的任务就是使电水壶自动把水烧到100℃。就是没有人参与(emm按下启动开关之后),设备自己干活。那么就需要使用**控制装置(控制器)**代替人的参与。一个典型的开环控制系统如下图所示

    所以呢,

  • 自动控制系统的任务:在没有人直接参与下,利用控制装置(控制器)操纵被控对象,使被控量等于给定值。
    好像所有课本上的给定值都是用时间函数r(t)表示,而被控量用c(t)表示,那么就应该有c(t)≈r(t)了

  • 自动控制系统:就是指完成控制任务的设备,由被控对象和控制装置(控制器)组成

二、自动控制的基本方式
自控系统其实就是用控制装置来替代人,所有人是怎么完成任务的呢,哈哈,书上给的图让我一直以为自动控制也是人工智能!!突然高端。

那么控制装置也就是怎么设计的

原来以为只有计算的部分是控制装置,其实除了被控对象其余的部分都是控制装置,它必须具备三方面职能(测量、比较、执行),对应测量、比较、执行元件。
还有三条控制信号的通道:给定值、干扰量、被控量
常见的基本控制方式如下(来自书上的整理):

类别 原理方框图 特点
开环控制(给定值) 操作简单,但是控制精度不高,易受外部干扰
开环控制(干扰量) 只能对可测干扰进行补偿,精度上有限制,常见于水位控制
闭环控制(偏差调节) 反馈,精度高,自动纠偏
复合控制 输入信号补偿提供一个微分信号,可以提高控制精度;扰动作用补偿可以抵消扰动对系统的影响

三、控制系统性能指标
:稳定性(最终被控=给定)与平稳性(动态过程振荡的振幅小与频率小)
:快速性,被控=给定的时间少
:准确性,被控与给定的偏差

!!根据原理图绘制原理方框图
要绘制原理方框图首先明确几个问题:

  1. 控制任务是啥?
  2. 被控对象是啥?被控量是啥?
  3. 控制装置的三个职能(测量、比较、执行)都是哪些部件?
  4. 给定值和干扰量是啥?
  5. 有反馈的话,正反馈还是负反馈?
    以水箱液位高度为例

    控制任务是控制水箱的水位高度,维持在高度H
    被控对象水箱,被控量是水位高度H
    控制装置中,测量元件为浮子(将水位变化通过杆传给了电位器),比较元件为电位器(比较产生偏差电信号给电动机),执行元件为电动机和阀门组成的设备系统。
    给定值是水的高度H,无干扰量
    反馈极性为负反馈
    就如下图所示啦~~

    一般来说明确上面提到的五个问题,绘制的原理方框图就八九不离十啦!!

转载:https://blog.csdn.net/hongliyu_lvliyu/article/details/104910401
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