自動(dòng)控制原理基礎(chǔ)

1、自動(dòng)控制理論概述自動(dòng)控制理論概述西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 張亞維張亞維主要內(nèi)容主要內(nèi)容5. 控制系統(tǒng)舉例控制系統(tǒng)舉例 4.對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求3. 基本控制方式基本控制方式1.自動(dòng)控制的應(yīng)用與發(fā)展自動(dòng)控制的應(yīng)用與發(fā)展 小結(jié)小結(jié)2. 自動(dòng)控制基本概念自動(dòng)控制基本概念教學(xué)目標(biāo)：教學(xué)目標(biāo)：v 1.了解自動(dòng)控制的發(fā)展v 2.掌握反饋控制系統(tǒng)的組成及原理v 3.了解控制系統(tǒng)系統(tǒng)方框圖的構(gòu)成要素v 4.掌握開閉環(huán)控制系統(tǒng)特性1.自動(dòng)控制的應(yīng)用與發(fā)展自動(dòng)控制的應(yīng)用與發(fā)展人造地球衛(wèi)星的發(fā)射成人造地球衛(wèi)星的發(fā)射成功與安全返回。功與安全返回。導(dǎo)彈的準(zhǔn)確擊中目標(biāo)，雷達(dá)系統(tǒng)的準(zhǔn)確跟

2、蹤目標(biāo)：導(dǎo)彈的準(zhǔn)確擊中目標(biāo)，雷達(dá)系統(tǒng)的準(zhǔn)確跟蹤目標(biāo)：交通系統(tǒng)：v安全、快捷、舒適、準(zhǔn)點(diǎn)安全、快捷、舒適、準(zhǔn)點(diǎn)鋼鐵生產(chǎn)鋼鐵生產(chǎn)制造系統(tǒng)：數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床加工生產(chǎn)線加工生產(chǎn)線自動(dòng)碼垛機(jī)器人自動(dòng)碼垛機(jī)器人自動(dòng)包裝機(jī)器人自動(dòng)包裝機(jī)器人家用電器：v電扇：控制轉(zhuǎn)速電扇：控制轉(zhuǎn)速v電冰箱、空調(diào)、電飯煲：電冰箱、空調(diào)、電飯煲：控制溫度控制溫度v洗衣機(jī)：洗衣機(jī)：控制水位、強(qiáng)弱、時(shí)間等控制水位、強(qiáng)弱、時(shí)間等 智能建筑：通信通信電梯電梯供水供水通風(fēng)通風(fēng)空調(diào)空調(diào)安防安防抄表抄表拉提琴拉提琴靈巧手靈巧手排排 爆爆步行步行吹笛吹笛足球比賽足球比賽機(jī)器人： 自動(dòng)控制的應(yīng)用領(lǐng)域自動(dòng)控制的應(yīng)用領(lǐng)域v軍事工業(yè)軍事工業(yè)v航空航天航

3、空航天v制造業(yè)制造業(yè)v機(jī)器人機(jī)器人v流程工業(yè)流程工業(yè)v電子工業(yè)電子工業(yè)v家用電器家用電器v交通系統(tǒng)，樓宇系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，社會(huì)系統(tǒng)交通系統(tǒng)，樓宇系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，社會(huì)系統(tǒng) v 4050年代年代 經(jīng)典控制理論經(jīng)典控制理論 （頻域法或復(fù)頻域法）（頻域法或復(fù)頻域法）核心：傳遞函數(shù)，穩(wěn)定性、穩(wěn)定裕度等核心：傳遞函數(shù)，穩(wěn)定性、穩(wěn)定裕度等特點(diǎn)：圖形方法，直觀簡(jiǎn)便，設(shè)置參數(shù)少，特點(diǎn)：圖形方法，直觀簡(jiǎn)便，設(shè)置參數(shù)少， （以簡(jiǎn)單控制結(jié)構(gòu)獲取相對(duì)滿意的性能）（以簡(jiǎn)單控制結(jié)構(gòu)獲取相對(duì)滿意的性能）v 適用范圍：?jiǎn)屋斎雴屋敵觯ㄟm用范圍：?jiǎn)屋斎雴屋敵觯⊿ISO）系統(tǒng)）系統(tǒng)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)：復(fù)變函數(shù)，積分變換數(shù)學(xué)基礎(chǔ)：復(fù)變函數(shù)，積分變

4、換SISO: Single Input and Single Outputv 60 70年代年代 現(xiàn)代控制理論（狀態(tài)空間法）現(xiàn)代控制理論（狀態(tài)空間法）核心：狀態(tài)變量的能控、能觀性，核心：狀態(tài)變量的能控、能觀性， 系統(tǒng)性能的最優(yōu)化系統(tǒng)性能的最優(yōu)化特點(diǎn)：時(shí)域法，統(tǒng)一處理特點(diǎn)：時(shí)域法，統(tǒng)一處理SISO、MIMO系統(tǒng)，系統(tǒng)， 有完整的理論體系有完整的理論體系v 數(shù)學(xué)基礎(chǔ)：線性代數(shù)，矩陣?yán)碚摂?shù)學(xué)基礎(chǔ)：線性代數(shù)，矩陣?yán)碚撊秉c(diǎn)：對(duì)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型精度要求高，缺點(diǎn)：對(duì)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型精度要求高， 實(shí)際性能達(dá)不到設(shè)計(jì)的最優(yōu)，實(shí)際性能達(dá)不到設(shè)計(jì)的最優(yōu)， 所需狀態(tài)反饋難以直接實(shí)現(xiàn)所需狀態(tài)反饋難以直接實(shí)現(xiàn)MIMO: Mu

5、lti-Input and Multi-Outputv自動(dòng)控制理論經(jīng)典控制理論經(jīng)典控制理論現(xiàn)代控制理論現(xiàn)代控制理論非線性控制系統(tǒng)非線性控制系統(tǒng)線性控制系統(tǒng)線性控制系統(tǒng)連續(xù)控制系統(tǒng)連續(xù)控制系統(tǒng)離散控制系統(tǒng)離散控制系統(tǒng)2 自動(dòng)控制的基本概念自動(dòng)控制的基本概念控制系統(tǒng)可以由人工控制，也可以采用自動(dòng)控制?？刂葡到y(tǒng)可以由人工控制，也可以采用自動(dòng)控制。 自動(dòng)控制系統(tǒng)是在人工調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展起來的，自動(dòng)控制系統(tǒng)是在人工調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展起來的，其主要裝置包括其主要裝置包括測(cè)量元件與變送器、自動(dòng)控制器、執(zhí)行器測(cè)量元件與變送器、自動(dòng)控制器、執(zhí)行器，分，分別代替了人的眼、腦、手三個(gè)器官。別代替了人的眼、

6、腦、手三個(gè)器官。 要求觀察思考調(diào)節(jié)變換顯示記錄調(diào)節(jié)給定值執(zhí)行機(jī)構(gòu)檢測(cè)儀表記錄儀顯示器調(diào)節(jié)器控制器控制器變送器變送器執(zhí)行器執(zhí)行器人人工工控控制制自自動(dòng)動(dòng)控控制制 測(cè)量及變送器測(cè)量及變送器測(cè)量出被測(cè)參數(shù)的大小并將它轉(zhuǎn)化為一種特定、統(tǒng)一的信號(hào)輸出。測(cè)量出被測(cè)參數(shù)的大小并將它轉(zhuǎn)化為一種特定、統(tǒng)一的信號(hào)輸出。 控制器控制器將給定值與測(cè)量信號(hào)進(jìn)行比較，求出偏差將給定值與測(cè)量信號(hào)進(jìn)行比較，求出偏差, 按照預(yù)先的控制律計(jì)算按照預(yù)先的控制律計(jì)算并將結(jié)果作為控制信號(hào)送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。并將結(jié)果作為控制信號(hào)送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 執(zhí)行器執(zhí)行器接受控制器的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象，使被控變量發(fā)生變化。接受控制器的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)被控對(duì)

7、象，使被控變量發(fā)生變化?？刂葡到y(tǒng)中的基本概念控制系統(tǒng)中的基本概念 v(1) 自動(dòng)控制自動(dòng)控制在無人直接參與的情況下，利用控制裝置使被控制對(duì)象和過程自動(dòng)地按預(yù)定規(guī)律變化的控制過程。v(2) 被控對(duì)象被控對(duì)象被控制的機(jī)器或生產(chǎn)過程。v(3) 被控量被控量表征被控對(duì)象工作狀態(tài)的物理參量，也叫輸出量。v(4) 給定量給定量作用與控制對(duì)象/系統(tǒng)的輸出端，并可使系統(tǒng)具有預(yù)定功能或預(yù)定輸出的物理量。v(5) 擾動(dòng)擾動(dòng)所有影響控制量對(duì)被控量按照要求進(jìn)行正?？刂频囊蛩亍Ｈ缢渥詣?dòng)控制系統(tǒng)：進(jìn)進(jìn) 水水浮浮 子子實(shí)實(shí)際際水水位位出出 水水 + +- -連連桿桿電電 機(jī)機(jī)M M水箱自動(dòng)控制系統(tǒng)原理圖水箱自動(dòng)控制系統(tǒng)原

8、理圖干擾干擾信號(hào)信號(hào) 測(cè)量測(cè)量元件元件 輸出量輸出量 受控對(duì)象受控對(duì)象 比較元件比較元件 自動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)給定量給定量控制器控制器被控量被控量干擾量干擾量自控系統(tǒng)自控系統(tǒng)受控對(duì)象受控對(duì)象(6) 反饋量反饋量：由系統(tǒng)輸出端取出并反向送回系統(tǒng)輸入端的信號(hào)。反饋有主反饋和局部反饋之分。(7) 偏差量偏差量：給定量與主反饋信號(hào)之差。(8) 自動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)：由受控對(duì)象和控制器按一定方式連接起來的、完成一定自動(dòng)控制任務(wù)的總體。自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成1、自動(dòng)控制系統(tǒng)由被控對(duì)象和自動(dòng)控制裝置兩個(gè)基本部分組成。2、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制作用所需要的自動(dòng)控制裝置 測(cè)量單元（測(cè)量變送器、檢測(cè)變

9、送器） 控制單元（控制器、調(diào)節(jié)器） 執(zhí)行單元（執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括執(zhí)行器和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)） 3、自動(dòng)控制系統(tǒng)中的各裝置是通過信號(hào)的傳遞和轉(zhuǎn)換相互聯(lián)系起來的。 自動(dòng)控制的任務(wù)自動(dòng)控制的任務(wù)利用控制器操縱受控對(duì)象，使其被控量按利用控制器操縱受控對(duì)象，使其被控量按技術(shù)要求變化。若技術(shù)要求變化。若r(t)給定量，給定量，c(t)被控量，則自控的任被控量，則自控的任務(wù)之?dāng)?shù)學(xué)表達(dá)式為：使被控量滿足務(wù)之?dāng)?shù)學(xué)表達(dá)式為：使被控量滿足c(t) r(t)。自控系統(tǒng)的組。自控系統(tǒng)的組成如圖所示。成如圖所示。串 聯(lián) 校 正放 大執(zhí) 行受 控 對(duì) 象反 饋 校 正測(cè) 量輸入量輸入量輸出量輸出量自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成給定

10、元件：其職能是給出與期望的被控量相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)輸入量。一般為電位器。比較元件：其職能是把測(cè)量到的被控量實(shí)際值與給定元件給出的輸入量進(jìn)行比較，求出他們 之間的偏差。常用的有差動(dòng)放大器、機(jī)械差動(dòng)裝置、電橋電路、計(jì)算機(jī)等。測(cè)量元件：其職能是檢測(cè)被控制量的物理量。如測(cè)速機(jī)、熱電偶、自整角機(jī)、電位器、旋轉(zhuǎn)變壓器、浮子等。放大元件：其職能是將比較元件給出的偏差信號(hào)進(jìn)行放大，用來推動(dòng)執(zhí)行元件去控制受控對(duì)象。如：晶體管、集成電路、晶閘管等組成的電壓、功率放大器。基本組成基本組成執(zhí)行元件：其職能是直接推動(dòng)受控對(duì)象，使其被控量發(fā)生變化。如：閥門、電機(jī)、液壓馬達(dá)等。校正元件：也叫補(bǔ)償元件，它是結(jié)構(gòu)或參數(shù)便 于調(diào)整的元

11、件。用串聯(lián)或并聯(lián)（反饋）的方式連接于系統(tǒng)中，以改善系統(tǒng)的性能。如：電阻、電容組成的無源或有源網(wǎng)絡(luò)，還有計(jì)算機(jī)。v自控系統(tǒng)的特點(diǎn)自控系統(tǒng)的特點(diǎn)：從信號(hào)傳送看：c(t)經(jīng)測(cè)量后回到輸入端，構(gòu)成閉環(huán)，具有反饋形式，且為負(fù)反饋。從控制作用的產(chǎn)生看：由偏差產(chǎn)生的控制作用使系統(tǒng)沿減小或消除偏差的方向運(yùn)動(dòng)偏差控制。v(1)能直觀地表達(dá)自動(dòng)控制系統(tǒng)中各設(shè)備之間相互作用與信號(hào)傳遞關(guān)系的示意圖稱為自動(dòng)控制系統(tǒng)的原理方框圖。v(2)方框圖的四個(gè)要素自動(dòng)控制系統(tǒng)原理方框圖(a)信號(hào)線：用箭頭表示信號(hào)“x”的傳遞方向的連接線。(b)匯交點(diǎn) (相加點(diǎn)、綜合點(diǎn))：表示兩個(gè)信號(hào)“x1”與“x2”的代數(shù)和。(c)分支點(diǎn)(引出點(diǎn)

12、)：表示把信號(hào)“x”分兩路取出。(d)環(huán)節(jié)：方框圖中的一個(gè)方框。方框圖中各符號(hào)的意義 元部件元部件 方框（塊）圖方框（塊）圖 信號(hào)（物理量）及傳遞方向信號(hào)（物理量）及傳遞方向 中的符號(hào)中的符號(hào) 比較點(diǎn)比較點(diǎn) 引出點(diǎn)引出點(diǎn) 表示負(fù)反饋表示負(fù)反饋3 基本控制方式基本控制方式按照控制方式和策略，系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)兩大類。開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng) 按干擾補(bǔ)償?shù)拈_環(huán)控制系統(tǒng)按干擾補(bǔ)償?shù)拈_環(huán)控制系統(tǒng)計(jì)算計(jì)算控制對(duì)象控制對(duì)象測(cè)測(cè)量量被控量被控量執(zhí)行執(zhí)行干擾干擾 按給定值操縱的開環(huán)控制系統(tǒng)按給定值操縱的開環(huán)控制系統(tǒng)計(jì)算計(jì)算控制對(duì)象控制對(duì)象給定值給定值（控制裝置）（控制

13、裝置）被控量被控量執(zhí)行執(zhí)行干擾干擾直流電機(jī)調(diào)速開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)特點(diǎn)：特點(diǎn)：無反饋環(huán)節(jié)無反饋環(huán)節(jié)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，成本也低結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，成本也低缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：當(dāng)控制過程受到各種擾動(dòng)因素影響時(shí)，將會(huì)直當(dāng)控制過程受到各種擾動(dòng)因素影響時(shí)，將會(huì)直接影響輸出量，而系統(tǒng)不能自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。特別是當(dāng)無接影響輸出量，而系統(tǒng)不能自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。特別是當(dāng)無法預(yù)計(jì)的擾動(dòng)因素使輸出量產(chǎn)生的偏差超過允許的限度法預(yù)計(jì)的擾動(dòng)因素使輸出量產(chǎn)生的偏差超過允許的限度時(shí)時(shí) ，開環(huán)控制系統(tǒng)便無法滿足技術(shù)要求，開環(huán)控制系統(tǒng)便無法滿足技術(shù)要求適用場(chǎng)合：適用場(chǎng)合：在輸出量和輸入量之間的關(guān)系固定，且內(nèi)在輸出量和輸

14、入量之間的關(guān)系固定，且內(nèi)部參數(shù)或外部負(fù)載等擾動(dòng)因素不大，或這些擾動(dòng)因素產(chǎn)部參數(shù)或外部負(fù)載等擾動(dòng)因素不大，或這些擾動(dòng)因素產(chǎn)生的誤差可以預(yù)計(jì)確定并能進(jìn)行補(bǔ)償，應(yīng)盡量采用開環(huán)生的誤差可以預(yù)計(jì)確定并能進(jìn)行補(bǔ)償，應(yīng)盡量采用開環(huán)控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，比如自動(dòng)化流水線、自動(dòng)洗衣機(jī)等。比如自動(dòng)化流水線、自動(dòng)洗衣機(jī)等。 閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng) 系統(tǒng)輸出量對(duì)控制作用有直接影響系統(tǒng)輸出量對(duì)控制作用有直接影響 ； 實(shí)現(xiàn)了按偏差控制；實(shí)現(xiàn)了按偏差控制； 也稱為反饋控制；也稱為反饋控制； 閉環(huán)控制系統(tǒng)由前向通道（控制器和控制對(duì)象）和閉環(huán)控制系統(tǒng)由前向通道（控制器和控制對(duì)象）和反饋通道（反饋裝置）構(gòu)成；反饋通道（反饋裝置）

15、構(gòu)成； 反饋控制：正反饋和負(fù)反饋；反饋控制：正反饋和負(fù)反饋； 具有正反饋形式的系統(tǒng)一般不能改進(jìn)系統(tǒng)性能，而具有正反饋形式的系統(tǒng)一般不能改進(jìn)系統(tǒng)性能，而且容易使系統(tǒng)性能變壞且容易使系統(tǒng)性能變壞 ； 通常而言，反饋控制就是指負(fù)反饋控制。通常而言，反饋控制就是指負(fù)反饋控制。 閉環(huán)系統(tǒng)必須考慮穩(wěn)定性問題閉環(huán)系統(tǒng)必須考慮穩(wěn)定性問題閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)特點(diǎn)：有反饋環(huán)節(jié)優(yōu)點(diǎn)：可以自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，可以達(dá)到很高的控制精度可以自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，可以達(dá)到很高的控制精度。缺點(diǎn)：要增加檢測(cè)、反饋比較，調(diào)節(jié)器等部件，會(huì)使系統(tǒng)系統(tǒng) 復(fù)雜復(fù)雜、成本提高。而且閉環(huán)控制會(huì)帶來副作用，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差穩(wěn)定性變差，甚至造成不穩(wěn)定。這是采用閉

16、環(huán)控制時(shí)必須重視并要加以解決的問題。適用場(chǎng)合：使用開環(huán)控制不能滿足控制要求時(shí)就可采用閉使用開環(huán)控制不能滿足控制要求時(shí)就可采用閉環(huán)控制環(huán)控制與開環(huán)控制系統(tǒng)相比，閉環(huán)控制系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是檢測(cè)偏與開環(huán)控制系統(tǒng)相比，閉環(huán)控制系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是檢測(cè)偏差、糾正偏差差、糾正偏差 ；從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上看，閉環(huán)系統(tǒng)具有反向通道；從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上看，閉環(huán)系統(tǒng)具有反向通道； 從功能上看，閉環(huán)系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：從功能上看，閉環(huán)系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)： 由于增加了反饋通道，系統(tǒng)的控制精度得到了提高，由于增加了反饋通道，系統(tǒng)的控制精度得到了提高，若采用開環(huán)控制，要達(dá)到同樣的精度，則需要高精度若采用開環(huán)控制，要達(dá)到同樣的精度，則需要高精度的

17、控制器，從而大大增加了成本；的控制器，從而大大增加了成本；由于存在系統(tǒng)的反饋，可以較好地抑制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)中由于存在系統(tǒng)的反饋，可以較好地抑制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)中可能存在的擾動(dòng)和由于器件的老化而引起的結(jié)構(gòu)和參可能存在的擾動(dòng)和由于器件的老化而引起的結(jié)構(gòu)和參數(shù)的不確定性；數(shù)的不確定性；反饋環(huán)節(jié)的存在可以較好地改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。反饋環(huán)節(jié)的存在可以較好地改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。 閉環(huán)系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)的區(qū)別閉環(huán)系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)的區(qū)別4 對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求，在時(shí)域中一般可歸納為三大性能指標(biāo)：（1）穩(wěn)定性保證系統(tǒng)正常工作的先決條件。（2）快速性為了很好完成控制任務(wù)，還必須對(duì)其過渡過程

18、的形式和快慢提出要求。（3）準(zhǔn)確性要求系統(tǒng)最終的響應(yīng)準(zhǔn)確度。上述要求，簡(jiǎn)稱穩(wěn)、快、準(zhǔn)。不同的系統(tǒng)對(duì)穩(wěn)、快、準(zhǔn)的要求一般是不同的。對(duì)同一系統(tǒng)的穩(wěn)、快、準(zhǔn)是相互制約的?！胺€(wěn)”與“快”是說明系統(tǒng)動(dòng)態(tài)（過渡過程）品質(zhì)。 “準(zhǔn)”是說明系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)（靜態(tài)）品質(zhì)。 對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求，在時(shí)域中一般可歸納為三大性能指標(biāo)：（1）穩(wěn)定性保證系統(tǒng)正常工作的先決條件。（2）快速性為了很好完成控制任務(wù)，還必須對(duì)其過渡過程的形式和快慢提出要求。（3）準(zhǔn)確性要求系統(tǒng)最終的響應(yīng)準(zhǔn)確度。上述要求，簡(jiǎn)稱穩(wěn)、快、準(zhǔn)。不同的系統(tǒng)對(duì)穩(wěn)、快、準(zhǔn)的要求一般是不同的。對(duì)同一系統(tǒng)的穩(wěn)、快、準(zhǔn)是相互制約的?！胺€(wěn)”與“快”是說明系統(tǒng)動(dòng)態(tài)（過渡過程

19、）品質(zhì)。 “準(zhǔn)”是說明系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)（靜態(tài)）品質(zhì)。 v飛機(jī)上的自動(dòng)駕駛儀是一種能保持或改變飛機(jī)飛行狀態(tài)的自動(dòng)裝置。它可以穩(wěn)定飛行的 姿態(tài)、高度和航跡，可以操縱飛機(jī)爬高、下滑和轉(zhuǎn)彎，如同飛行員操縱飛機(jī)一樣。v自動(dòng)駕駛儀控制飛機(jī)飛行是通過控制飛機(jī)的三個(gè)操縱面一 升降舵、方向舵和副翼的偏轉(zhuǎn)來改變舵面的空氣動(dòng)力特性，以形成圍繞飛機(jī)質(zhì)心的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 矩，從而改變飛機(jī)的飛行姿態(tài)和軌跡。v現(xiàn)以比例式自動(dòng)駕駛儀穩(wěn)定飛機(jī)俯仰角為例，說明其 控制原理。圖所示為自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng)穩(wěn)定俯仰角的原理示意圖。5 控制系統(tǒng)舉例控制系統(tǒng)舉例垂直陀螺儀作為測(cè)量元件用以檢測(cè)飛機(jī)的俯仰角，當(dāng)飛機(jī)垂直陀螺儀作為測(cè)量元件用以檢測(cè)飛機(jī)的俯仰角，當(dāng)飛

20、機(jī)以給定俯仰角水平飛行以給定俯仰角水平飛行 時(shí)，陀螺儀電位器沒有電壓輸出；時(shí)，陀螺儀電位器沒有電壓輸出；如果飛機(jī)受到擾動(dòng)，使俯仰角向下偏離期望值，陀螺儀電如果飛機(jī)受到擾動(dòng)，使俯仰角向下偏離期望值，陀螺儀電位位 器輸出與俯仰角偏差成正比的信號(hào)，經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)舵機(jī)，器輸出與俯仰角偏差成正比的信號(hào)，經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)舵機(jī)，一方面推動(dòng)升降舵面向上偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一方面推動(dòng)升降舵面向上偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生 使飛機(jī)抬頭的轉(zhuǎn)矩使飛機(jī)抬頭的轉(zhuǎn)矩以減小俯仰角偏差；以減小俯仰角偏差；與此同時(shí)，帶動(dòng)饋電位器滑臂，輸出與舵偏與此同時(shí)，帶動(dòng)饋電位器滑臂，輸出與舵偏 角成正比的電角成正比的電壓，并反饋到輸入端。隨著俯仰角偏差的減小，陀螺儀電位壓，并反饋到輸入端。隨著俯仰角偏差的減小，陀螺儀電位器輸出信號(hào)越來越器輸出信號(hào)越來越 小，舵偏角也隨之減小，直到俯仰角回到小，舵偏角也隨之減小，直到俯仰角回到期望值，這時(shí)舵面也恢復(fù)到原來的狀態(tài)。期望值，這時(shí)舵面也恢復(fù)到原來的狀態(tài)。 下圖所示為