《年自動控制原理自動控制系統(tǒng)的基本概念》教案

Thistemplateistheinternalstandardcoursewaretemplateoftheenterprise年自動控制原理自動控制系統(tǒng)的基本概念自動控制原理第一章自動控制系統(tǒng)的基本概念1.1自動控制的基本方式1.2閉環(huán)系統(tǒng)的基本組成1.3自動控制系統(tǒng)的分類1.4對控制系統(tǒng)的基本要求1.1自動控制的基本方式一、兩個定義：（1）自動控制：在沒人直接參與的情況下，利用控制裝置使被控對象或過程自動地按預(yù)定規(guī)律或數(shù)值運行。（2）自動控制系統(tǒng)：能夠?qū)Ρ豢貙ο蟮墓ぷ鳡顟B(tài)進(jìn)行自動控制的系統(tǒng)。一般由控制器(含測量元件)和控制對象組成。舉例：水位控制系統(tǒng)功率放大器進(jìn)水ΔUΔh+5-5h要求，接電位器中點舉例1：水位控制系統(tǒng)方法一：人工控制眼（觀察）腦（判斷）手（操作）目的：減少或消除Δh方法二：自動控制受控對象：水池；輸出量：實際水位（h實）；輸入量：要求水位（h要）浮子——檢測裝置；控制電源——檢測Δh，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?；電動機——執(zhí)行機構(gòu)干擾輸入量：對系統(tǒng)輸出起反作用的輸入量，例如功率放大器信號的飄移。二、三種基本控制方式

1、開環(huán)控制方式控制系統(tǒng)的輸出量對系統(tǒng)沒有控制作用，這種系統(tǒng)是開環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)的特點：（1）系統(tǒng)輸出量對控制作用無影響（2）無反饋環(huán)節(jié)（3）出現(xiàn)干擾靠人工消除（4）無法實現(xiàn)高精度控制舉例2：開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)（不考慮測速反饋）工作原理：

改變電位器滑動端的位置，相應(yīng)地改變了電壓Ug值的大小，其值經(jīng)功率放大器放大后施加在直流電動機的電樞兩端，由于直流電動機具有恒定的勵磁電流。因此，隨著電樞電壓值的不同，電動機便以不同的轉(zhuǎn)速帶動生產(chǎn)機械運轉(zhuǎn)。于是，改變Ug的大小，便控制了電動機轉(zhuǎn)速的高低。系統(tǒng)中，Ug是給定輸入量；電動機的轉(zhuǎn)速n是系統(tǒng)的輸出量即被控量，功率放大器的電源電壓波動、放大系數(shù)漂移、拖動負(fù)載的變化等，是擾動輸入量?？梢姡到y(tǒng)的輸出量，即電動機的轉(zhuǎn)速并沒有參予系統(tǒng)的控制。

開環(huán)控制系統(tǒng)職能框圖任何開環(huán)控制系統(tǒng)，從組成系統(tǒng)元部件的職能角度看，均可用下面的結(jié)構(gòu)框圖表示。2、閉環(huán)控制方式：把輸出量直接或間接地反饋到系統(tǒng)的輸入端，形成閉環(huán)，參與控制，這種系統(tǒng)叫閉環(huán)控制系統(tǒng)。實際的閉環(huán)控制系統(tǒng)，都是于負(fù)反饋的形式出現(xiàn)。明確：為什么要采用閉環(huán)控制系統(tǒng)？閉環(huán)控制系統(tǒng)有哪些優(yōu)點？舉例3：閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)舉例4：發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)職能框圖任何閉環(huán)控制系統(tǒng)，從組成系統(tǒng)元部件的職能角度看，均可用下面的結(jié)構(gòu)框圖表示。3、復(fù)合控制方式

開環(huán)控制+閉環(huán)控制兩種結(jié)構(gòu)：按輸入信號補償按擾動信號補償

1.2閉環(huán)系統(tǒng)的基本組成一、基本組成結(jié)構(gòu)方塊圖如圖所示

基本元部件：（1）控制對象：進(jìn)行控制的設(shè)備或過程。（工作機械）（2）執(zhí)行機構(gòu)：執(zhí)行機構(gòu)直接作用于控制對象。（電動機）（3）檢測裝置：用來檢測被控量，并將其轉(zhuǎn)換成與給定量相同的物理量（測速發(fā)電機）（4）中間環(huán)節(jié)：一般指放大元件。（放大器，可控硅整流功放）（5）給定環(huán)節(jié)：設(shè)定被控量的給定值。（電位器）（6）比較環(huán)節(jié)：將所測的被控量與給定量比較，確定兩者偏差量。

（7）校正環(huán)節(jié)：用于改善系統(tǒng)性能。校正環(huán)節(jié)可加于偏差信號與輸出信號之間的通道內(nèi)，也可加于某一局部反饋通道內(nèi)。前者稱為串聯(lián)校正，后者稱為并聯(lián)校正或反饋校正。二、閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點（1）系統(tǒng)輸出量直接或簡接地參予了對系統(tǒng)的控制作用（2）有負(fù)反饋環(huán)節(jié)，并應(yīng)用反饋減小或消除誤差（3）當(dāng)出現(xiàn)干擾時，可以自動減弱其影響（4）系統(tǒng)可能工作不穩(wěn)定1.3自動控制系統(tǒng)的分類一、按數(shù)學(xué)描述形式分類：1．線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)（1）線性系統(tǒng)：用線性微分方程或線性差分方程描述的系統(tǒng)。重要性質(zhì)：滿足疊加性和齊次性當(dāng)系統(tǒng)輸入為、時，系統(tǒng)為、，則系統(tǒng)總的輸出為——疊加性當(dāng)輸入為，則輸出——齊次性（2）非線性系統(tǒng)：用非線性微分方程或差分方程描述的系統(tǒng)。重要性質(zhì)：不滿足疊加性和齊次性注意：任何的物理系統(tǒng)都是非線性的，但是在一定條件下可以將某些非線性特性線性化，近似地用線性微分方程去描述，這樣就可以按照線性系統(tǒng)來處理。

2．連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)（1）連續(xù)系統(tǒng)：系統(tǒng)中各元件的輸入量和輸出量均為時間t的連續(xù)函數(shù)。連續(xù)系統(tǒng)的運動規(guī)律可用微分方程描述，系統(tǒng)中各部分信號都是模擬量。（2）離散系統(tǒng)：系統(tǒng)中某一處或幾處的信號是以脈沖系列或數(shù)碼的形式傳遞的系統(tǒng)。離散系統(tǒng)的運動規(guī)律可以用差分方程來描述。計算機控制系統(tǒng)就是典型的離散系統(tǒng)。二、按給定信號分類（1）恒值控制系統(tǒng)：

給定值不變，要求系統(tǒng)輸出量以一定的精度接近給定希望值的系統(tǒng)。如生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、流量、液位高度、電動機轉(zhuǎn)速等自動控制系統(tǒng)屬于恒值系統(tǒng)。（2）隨動控制系統(tǒng)：給定值按未知時間函數(shù)變化，要求輸出跟隨給定值的變化。如跟隨衛(wèi)星的雷達(dá)天線系統(tǒng)。（3）程序控制系統(tǒng)：給定值按一定時間函數(shù)變化。如程控機床。

1.4對控制系統(tǒng)的基本要求對控制系統(tǒng)的基本要求歸納為穩(wěn)定性、動態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)特性三個方面。一、系統(tǒng)的暫態(tài)過程系統(tǒng)應(yīng)滿足暫態(tài)性能要求，當(dāng)系統(tǒng)給定量或擾動量突然增加，輸出量也應(yīng)變化，如果系統(tǒng)沒有慣性，則可瞬間達(dá)到穩(wěn)態(tài)。但由于系統(tǒng)存在慣性，如電磁慣性、機械慣性，輸出量不可能突變，則系統(tǒng)需一個暫態(tài)過程后達(dá)到穩(wěn)態(tài)，暫態(tài)過程有以下幾種情況：

1．單調(diào)過程：

2．衰減震蕩過程

3．持續(xù)震蕩過程

4．發(fā)散震蕩過程二、穩(wěn)定性一個處于靜止或平衡工作狀態(tài)的系統(tǒng)，當(dāng)受到任何輸入（給定信號或干擾）作用后，就可能偏離原有的平衡狀態(tài)。當(dāng)作用消失后，系統(tǒng)中的狀態(tài)和輸出都能恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)的系統(tǒng)稱為穩(wěn)定的系統(tǒng)。若作用消失后，系統(tǒng)中的狀態(tài)和輸出發(fā)生增幅振蕩或單調(diào)增長現(xiàn)象的系統(tǒng)稱為不穩(wěn)定系統(tǒng)。Thistemplateistheinternalstandardcoursewaretemplateoftheenterprise課程結(jié)束SWOT分析模板SWOT分析是市場營銷管理中經(jīng)常使用的功能強大的分析工具，最早是由美國舊金山大學(xué)的管理學(xué)教授在80年代初提出來的：S代表strength(優(yōu)勢)，W代表weakness(弱勢)，O代表opportunity(機會)，T代表threat(威脅)。市場分析人員經(jīng)常使用這一工具來掃描、分析整個行業(yè)和市場，獲取相關(guān)的市場資訊，為高層提供決策依據(jù)，其中，S、W是內(nèi)部因素，O、T是外部因素。它在制定公司發(fā)展戰(zhàn)略和進(jìn)行競爭對手分析中也經(jīng)常被使用。SWOT的分析技巧類似于波士頓咨詢（BCG）公司的增長/份額矩陣（TheGrowth/ShareMatrix），什么是SWOT分析內(nèi)部環(huán)境優(yōu)勢Strengths劣勢Weakness機會Opportunities威脅ThreatsSWOT分析傳統(tǒng)矩陣示意圖外部環(huán)境SWOT行業(yè)分析適用范圍業(yè)務(wù)單元及產(chǎn)品線分析競爭對手分析SWOT企業(yè)自身SBUSWOT分析SWOTSWOT企業(yè)自身SBUSWOT分析主要競爭對手SBUSWOT分析企業(yè)的內(nèi)外部環(huán)境與行業(yè)平均水平進(jìn)行比較當(dāng)選擇行業(yè)領(lǐng)域中只有少數(shù)競爭對手時，可以考慮做SWOT組圖進(jìn)行比較SWOT分析步驟分析環(huán)境因素構(gòu)造SWOT矩陣制定行動計劃運用各種調(diào)查研究方法，分析出公司所處的各種環(huán)境因素，即外部環(huán)境因素和內(nèi)部能力因素。

將調(diào)查得出的各種因素根據(jù)輕重緩急或影響程度等排序方式，構(gòu)造SWOT矩陣。

在完成環(huán)境因素分析和SWOT矩陣的構(gòu)造后，便可以制定出相應(yīng)的行動計劃。

SW優(yōu)勢與劣勢分析（內(nèi)部環(huán)境分析）提高公司盈利性產(chǎn)品線的寬度產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)品價格產(chǎn)品的可靠性產(chǎn)品的適用性服務(wù)的及時性服務(wù)態(tài)度……競爭優(yōu)勢可以指消費者眼中一個企業(yè)或它的產(chǎn)品有別于其競爭對手的任何優(yōu)越的東西。需要注意的是一定要從消費者的角度出發(fā)，尋找與競爭者或行業(yè)平均水平比較，公司的產(chǎn)品與服務(wù)有什么優(yōu)勢/劣勢；而不是從公司的角度出發(fā)，衡量企業(yè)的競爭優(yōu)勢。通過一定努力，建立自身競爭優(yōu)勢引起競爭者注意，開始作出反應(yīng)直接進(jìn)攻企業(yè)優(yōu)勢所在，或采取更為有力的策略競爭優(yōu)勢受到削弱，尋找新的策略增強自身競爭優(yōu)勢根據(jù)SW分析，公司建立并維持自身的競爭優(yōu)勢企業(yè)在維持競爭優(yōu)勢過程中，必須深刻認(rèn)識自身的資源和能力，采取適當(dāng)?shù)拇胧Ｒ驗橐粋€企業(yè)一旦在某一方面具有了競爭優(yōu)勢，勢必會吸引到競爭對手的注意。而影響企業(yè)競爭優(yōu)勢的持續(xù)時間，主要的是三個關(guān)鍵因素：（1）建立這種優(yōu)勢要多長時間?（2）能夠獲得的優(yōu)勢有多大？（3）競爭對手作出有力反應(yīng)需要多長時間？如果企業(yè)分析清楚了這三個因素，就會明確自己在建立和維持競爭優(yōu)勢中的地位了。OT機會與威脅分析（外部環(huán)境分析）環(huán)境發(fā)展趨勢分為兩大類：環(huán)境威脅環(huán)境機會環(huán)境威脅指的是環(huán)境中一種不利的發(fā)展趨勢所形成的挑戰(zhàn)，如果不采取果斷的戰(zhàn)略行為，這種不利趨勢將導(dǎo)致公司的競爭地位受到削弱。環(huán)境機會就是對公司行為富有吸引力的領(lǐng)域，在這一領(lǐng)域中，該公司將擁有競爭優(yōu)勢。OT機會與威脅分析方法一：PEST法PEST法政治／法律:經(jīng)濟社會文化技術(shù)壟斷法律環(huán)境保護(hù)法稅法對外貿(mào)易規(guī)定勞動法政府穩(wěn)定性經(jīng)濟周期GNP趨勢利率貨幣供給通貨膨脹失業(yè)率可支配收入能源供給成本人口統(tǒng)比收入分配社會穩(wěn)定生活方式的變化教育水平消費政府對研究的投入政府和行業(yè)對技術(shù)的重視新技術(shù)的發(fā)明和進(jìn)展技術(shù)傳播的速度折舊和報廢速度OT機會與威脅分析方法一：波特五力模型競爭者供應(yīng)商客戶替代者新進(jìn)入者進(jìn)入本行業(yè)有哪些壁壘？它們阻礙新進(jìn)入者的作用有多大？本企業(yè)怎樣確定自己的地位（自己進(jìn)入或者阻止對手進(jìn)入）？購買者轉(zhuǎn)而購買替代品的轉(zhuǎn)移成本；公司可以采取什么措施來降低成本或增加附加值來降低消費者購買替代品的風(fēng)險？供貨商的品牌或價格特色；供貨商的戰(zhàn)略中本企業(yè)的地位；供貨商之間的關(guān)系；從供貨商之間轉(zhuǎn)移的成本本企業(yè)的部件或原材料產(chǎn)品占買方成本的比例；各買方之間是否有聯(lián)合的危險；本企業(yè)與買方是否具有戰(zhàn)略合作關(guān)系行業(yè)內(nèi)競爭者的均衡程度、增長速度、固定成本比例、本行業(yè)產(chǎn)品或服務(wù)的差異化程度、退出壁壘等，決定了一個行業(yè)內(nèi)的競爭激烈程度構(gòu)造SWOT矩陣在構(gòu)造SWOT過程中，將那些對公司發(fā)展有直接的、重要的、大量的、迫切的、久遠(yuǎn)的影響因素優(yōu)先排列出來，而將那些間接的、次要的、少許的、不急的、短暫的影響因素排列在后面。

案例：1997年香港郵政對特快專遞業(yè)務(wù)單元做的SWOT分析SWT特快專遞服務(wù)推出較早技術(shù)支持較強（如電子追蹤服務(wù)以郵局為服務(wù)終端，服務(wù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣O特快專遞”過去的形象不太好認(rèn)知率不高可靠性與速度不及私營公司私營速遞公司多以大公司為主要客戶中小機構(gòu)、個人的需求得不到滿足，是個被忽視的市場香港近年經(jīng)濟不太景氣，外部環(huán)境不利速遞業(yè)競爭對手林立，正面沖突可能招致報復(fù)制訂行動計劃制定計劃的基本思路是：發(fā)揮優(yōu)勢因素，克服弱點因素，利用機會因素，化解威脅因素；考慮過去，立足當(dāng)前，著眼未來。運用系統(tǒng)分析的綜合分析方法，將排列與考慮的各種