人工控制和自動(dòng)控制(教學(xué)課件)市公開課一等獎(jiǎng)省課獲獎(jiǎng)?wù)n件

自動(dòng)控制技術(shù)精品PPT模板第1頁第一章自動(dòng)控制基本概念主要內(nèi)容：

1.人工控制與自動(dòng)控制

2.開環(huán)控制

3.閉環(huán)控制

4.自動(dòng)控制系統(tǒng)組成

5.自動(dòng)控制系統(tǒng)分類精品PPT模板第2頁1.1人工控制與自動(dòng)控制1.1.1自動(dòng)控制問題提出

一種簡單水箱液面，因生產(chǎn)和生活需要，希望液面高度h維持恒定。當(dāng)水流入量與流出量平衡時(shí)，水箱液面高度維持在預(yù)定高度上。水箱流出流入h

當(dāng)水流出量增大或流入量減小，平衡則被破壞，液面高度不能自然地維持恒定。精品PPT模板第3頁

這種出水量與進(jìn)水量不平衡現(xiàn)象必然要經(jīng)常發(fā)生。這使得這種“水位恒定要求”變得難以實(shí)現(xiàn)了。所謂控制就是強(qiáng)制性地變化某些物理量（進(jìn)水量），而使另外某些特定物理量（如被控量液面高度h）維持在某種特定標(biāo)準(zhǔn)上。人工控制例子。水箱（控制對(duì)象）流出流入h

這種人為地強(qiáng)制性地變化進(jìn)水量，而使液面（被控量）高度維持恒定過程，即是人工控制過程。精品PPT模板第4頁1.2.2自動(dòng)控制定義及基本職能元件

1.自動(dòng)控制定義自動(dòng)控制就是在沒有人直接參與情況下，利用控制器使被控對(duì)象（或過程）某些物理量（或狀態(tài)）自動(dòng)地按預(yù)先給定規(guī)律去運(yùn)行。水箱流出流入h控制器浮子

當(dāng)出水與進(jìn)水平衡被破壞時(shí)，水箱水位下降(或上升)，出現(xiàn)偏差。這偏差由浮子檢測出來，自動(dòng)控制器在偏差作用下，控制閥門開大(或關(guān)小)，對(duì)偏差進(jìn)行修正，從而保持液面高度不變。精品PPT模板第5頁2.自動(dòng)控制基本職能元件自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn),事實(shí)上是由自動(dòng)控制裝置來替代人基本功能，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。畫出以上人工控制與自動(dòng)控制功能方框圖進(jìn)行對(duì)照。水箱流出流入h水箱流出流入h控制器浮子

眼睛

浮子

大腦

自動(dòng)控制器肌肉、手

執(zhí)行元件精品PPT模板第6頁

比較兩圖能夠看出，自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)人工控制功能，存在必不可少三種替代人職能基本元件：氣動(dòng)閥門希望液位實(shí)際液位浮子控制器水箱肌肉和閥門希望液位實(shí)際液位大腦水箱眼睛精品PPT模板第7頁執(zhí)行元件參照輸入輸出測量變送元件控制器對(duì)象擾動(dòng)輸入

測量元件與變送器（替代眼睛）；自動(dòng)控制器（替代大腦）；執(zhí)行元件（替代肌肉、手）。這些基本元件與被控對(duì)象相連接，一起組成一種自動(dòng)控制系統(tǒng)。下列圖是典型控制系統(tǒng)方框圖。精品PPT模板第8頁案例自動(dòng)調(diào)溫空調(diào)精品PPT模板第9頁調(diào)整風(fēng)門希望溫度實(shí)際溫度溫度傳感器控制器空調(diào)精品PPT模板第10頁小結(jié)人工控制自動(dòng)控制控制量和被控對(duì)象自動(dòng)控制基本元件精品PPT模板第11頁作業(yè)電飯煲

精品PPT模板第12頁1.2開環(huán)控制1.2開環(huán)控制開環(huán)控制是最簡單一種控制方式，我們能夠給出開環(huán)控制一般定義：定義：控制量與被控量之間只有順向作用而沒有反向聯(lián)系。開環(huán)控制系統(tǒng)典型方框圖如圖所示?？刂破鞅豢貙?duì)象控制量被控量

交通指揮紅綠燈，自動(dòng)洗衣機(jī)，自動(dòng)售貨機(jī)，產(chǎn)品自動(dòng)生產(chǎn)線，數(shù)控車床等等。精品PPT模板第13頁電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速滑臂位置功率放大器電位器下列圖是一種直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)。

當(dāng)調(diào)整電位器滑臂位置時(shí)，變化功率放大器輸入電壓，從而變化電動(dòng)機(jī)電樞電壓，最后變化電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。以上控制過程，用方框圖簡單直觀地表達(dá)出來。

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開環(huán)控制特點(diǎn)：（1）構(gòu)造簡單、調(diào)整方便、成本低。（2）給定一種輸入，有對(duì)應(yīng)一種輸出。（3）在系統(tǒng)方框圖中，作用信號(hào)是單方向傳遞，形成開環(huán)。（4）輸出不影響輸入。（5）若系統(tǒng)有外界擾動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)輸出量不也許有精確數(shù)值，即開環(huán)控制精度不高，或抗干擾能力差。1.3閉環(huán)控制定義：凡是系統(tǒng)輸出信號(hào)對(duì)控制作用有直接影響系統(tǒng)，都叫做閉環(huán)控制系統(tǒng)。精品PPT模板第15頁

在控制系統(tǒng)中，控制裝置對(duì)被控對(duì)象所施加控制作用，若能取自被控量反饋信息，即根據(jù)實(shí)際輸出來修正控制作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制任務(wù)，這種控制原理稱為反饋控制原理。正是由于引入了反饋信息，使整個(gè)控制過程成為閉合。因此，按反饋原理建立起來控制系統(tǒng)，叫做閉環(huán)控制系統(tǒng)。在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，其控制作用基礎(chǔ)是被控量與給定值之間偏差。

人本身就是一種具有高度復(fù)雜控制能力閉環(huán)系統(tǒng)。例如，人能夠用手拿到放在桌上書等物，體現(xiàn)了閉環(huán)控制原理。直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制例子。精品PPT模板第16頁電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速給定位置功率放大器電位器+-負(fù)載擾動(dòng)測速發(fā)動(dòng)機(jī)ufureuaM功率放大器電動(dòng)機(jī)負(fù)載電位器F測速發(fā)動(dòng)機(jī)精品PPT模板第17頁

閉環(huán)控制特點(diǎn)：①控制作用不是直接來自給定輸入，而是系統(tǒng)偏差信號(hào)，由偏差產(chǎn)生對(duì)系統(tǒng)被控量控制；②系統(tǒng)被控量反饋信息又反過來影響系統(tǒng)偏差信號(hào)，即影響控制作用大小。這種自成循環(huán)控制作用，使信息傳遞途徑形成了一種閉合環(huán)路，稱為閉環(huán)。③提升了控制精度。閉環(huán)控制系統(tǒng)典型方框圖如圖所示?？刂破鞅豢貙?duì)象反饋元件輸入輸出+-偏差精品PPT模板第18頁三.開環(huán)與閉環(huán)控制系統(tǒng)比較閉環(huán)系統(tǒng)長處是采取了反饋，因而使系統(tǒng)響應(yīng)對(duì)外部干擾和內(nèi)部系統(tǒng)參數(shù)變化均相稱不敏感。這樣，對(duì)于給定控制對(duì)象，有也許采取不太精密且成本較低元件組成精密控制系統(tǒng)。在開環(huán)情況下，就不也許做到這一點(diǎn)。從穩(wěn)定性觀點(diǎn)出發(fā)，開環(huán)控制系統(tǒng)比較容易建造，由于對(duì)開環(huán)系統(tǒng)來說，不存在穩(wěn)定性問題。不過在閉環(huán)系統(tǒng)中，穩(wěn)定性則始終是一種主要問題。由于閉環(huán)系統(tǒng)也許引發(fā)過調(diào)誤差，從而造成系統(tǒng)做等幅振蕩或變幅振蕩。工程上常采取復(fù)合控制辦法，就是把二者結(jié)合起來使用。復(fù)合控制實(shí)質(zhì)上是在閉環(huán)控制回路基礎(chǔ)精品PPT模板第19頁結(jié)束精品PPT模板第20頁9、人價(jià)值，在招收誘惑一瞬間被決定。10-10月-2110-10月-21Sunday,October10,202310、低頭要有勇氣，昂首要有低氣。***10/10/202312:00:00AM11、人總是愛惜為得到。10-10月-21**Oct-2110-Oct-2112、人亂于心，不寬余請(qǐng)。***Sunday,October10,202313、氣憤是拿他人做錯(cuò)事來處罰自己。10-10月-2110-10月-21**10October202314、抱最大希望，作最大努力。10