自动控制原理第一章精品文稿.ppt

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1、自动控制原理第一章第1页，本讲稿共18页目录第一章 自动控制的一般概念1-1自动控制的基本原理与方式1-2自动控制系统示例1-3自动控制系统的分类1-4对自动控制系统的基本要求1-5自动控制系统的分析与设计工具第2页，本讲稿共18页功率功率放大放大SM负载负载+u0nua电动机电动机速度控制系统速度控制系统电动机电动机速度速度开环开环控制系统控制系统(补充补充)第3页，本讲稿共18页电动机速度控制系统电动机速度控制系统(补充补充)+电压电压放大放大u0nuaueut功率功率放大放大负载负载SMTG电动机速度电动机速度闭环闭环控制系统控制系统第4页，本讲稿共18页按扰动控制的速度控制系统按扰动控

2、制的速度控制系统(P7)负载负载功率功率放大放大放大放大电压电压SM+u0nuaucubR第5页，本讲稿共18页电动机速度电动机速度复合复合控制系统控制系统+电压电压放大放大+u0nuaueutR电压电压放大放大功率功率放大放大负载负载SMTG第6页，本讲稿共18页函数记录仪原理示意图函数记录仪原理示意图(P7)RQRWuLtur变换器变换器放大器放大器绳轮绳轮电机电机测速机测速机减速器减速器第7页，本讲稿共18页函数记录仪方块图(P7)第8页，本讲稿共18页飞机示意图飞机示意图给定电位器给定电位器反馈电位器反馈电位器第9页，本讲稿共18页给给定定装装置置放放大大器器舵舵机机飞飞机机0 0c扰

3、动扰动俯仰角控制系统方块图俯仰角控制系统方块图(P8)飞机方块图飞机方块图 垂直垂直陀螺仪陀螺仪 反馈电反馈电位器位器第10页，本讲稿共18页 By“closing the loop”,effect is connected withcause,so that the causeeffect relationshipis now one of interdependence.Of course,it is feedback that close the loop.Feedback(补充)第11页，本讲稿共18页故障介绍故障介绍(补充补充)19681968年年9 9月月1818日，德尔塔日，德尔

4、塔L(DSV-3L)L(DSV-3L)运载火箭长纳维拉尔运载火箭长纳维拉尔 角角发射场发射场17A17A发射台进行第发射台进行第5959次发射，有效载荷为国际通讯卫星次发射，有效载荷为国际通讯卫星3F13F1。发射失败后，对失败原因进行了调查研究，发现故障是由于发射失败后，对失败原因进行了调查研究，发现故障是由于速速率陀螺配电盒中俯仰速率线路内的率陀螺配电盒中俯仰速率线路内的一根导线松动一根导线松动造成的。造成的。19741974年年1111月月5 5日，长征二号运载火箭在酒泉卫星发射场第一次日，长征二号运载火箭在酒泉卫星发射场第一次正式执行发射卫星任务。起飞后不久，火箭的飞行姿态即失去稳定，

5、正式执行发射卫星任务。起飞后不久，火箭的飞行姿态即失去稳定，出现摇摆，且摇摆越来越大。至出现摇摆，且摇摆越来越大。至2020秒时，由于火箭的俯仰姿态角偏秒时，由于火箭的俯仰姿态角偏差太大，姿态自毁系统使爆炸器起爆，火箭自毁，残骸落在发射场差太大，姿态自毁系统使爆炸器起爆，火箭自毁，残骸落在发射场附近。附近。火箭起飞后，俯仰角速率控制系统出了故障，俯仰面内出现间火箭起飞后，俯仰角速率控制系统出了故障，俯仰面内出现间歇振荡。起飞歇振荡。起飞2020秒后，振荡逐渐增大，秒后，振荡逐渐增大，108108秒，火箭指令炸毁。秒，火箭指令炸毁。发射失败后，通过对遥测数据的判读、地面模拟实验和残骸分发射失败后

6、，通过对遥测数据的判读、地面模拟实验和残骸分析得知，由于俯仰回路中的速率陀螺至放大器的导线在距速率陀螺析得知，由于俯仰回路中的速率陀螺至放大器的导线在距速率陀螺690mm690mm处有暗伤。在飞行条件变化的情况下发生断路，使姿态速率处有暗伤。在飞行条件变化的情况下发生断路，使姿态速率陀螺失去作用，导致稳定系统俯仰通道失稳，造成火箭自毁。陀螺失去作用，导致稳定系统俯仰通道失稳，造成火箭自毁。第12页，本讲稿共18页神经网络计算机神经网络计算机(补充补充)科学家们受到人脑神经系统处理信息的模式的启发，着眼研科学家们受到人脑神经系统处理信息的模式的启发，着眼研制人工神经网络计算机。制人工神经网络计算

7、机。8585年美国加州理工学院和贝尔实验室合年美国加州理工学院和贝尔实验室合作，用作，用2.52.5万万个晶体管和个晶体管和1010万万个电阻，制成了一个具有个电阻，制成了一个具有256256个人工个人工神经元的神经网络计算机，从而引起了一场世界性的神经网络计神经元的神经网络计算机，从而引起了一场世界性的神经网络计算机研究热潮。算机研究热潮。人的大脑是一个天然的神经网络计算机。它由人的大脑是一个天然的神经网络计算机。它由450450亿亿个神经细个神经细胞组成。每个神经细胞都有大约胞组成。每个神经细胞都有大约10001000个像树枝一样的突起。一个神个像树枝一样的突起。一个神经细胞及其发生的许多

8、突起构成一个神经元。大脑中所有的神经元经细胞及其发生的许多突起构成一个神经元。大脑中所有的神经元相互紧密连接就构成了一个极其复杂的神经网络。神经网络计算机相互紧密连接就构成了一个极其复杂的神经网络。神经网络计算机就是在一定层次和一定程度上模仿人脑的神经系统。就是在一定层次和一定程度上模仿人脑的神经系统。9292年日本三菱电机公司已制成了世界最大规模神经网络计算年日本三菱电机公司已制成了世界最大规模神经网络计算机硅芯片。这种芯片在机硅芯片。这种芯片在1.51.5公分见方的硅片上集成了公分见方的硅片上集成了400400个神经元和个神经元和4 4万万个连接这种神经元的神经键。运算速度达个连接这种神经

9、元的神经键。运算速度达200200万次万次/秒，可在瞬秒，可在瞬间学习和认识间学习和认识4040万个字。万个字。第13页，本讲稿共18页发电机自动调压系统发电机自动调压系统(P18)SMGK负负载载uf+G负负载载K+110V110VU第14页，本讲稿共18页液位控制系统液位控制系统(P18)控制器控制器减速器减速器电动机电动机电位器电位器浮子浮子用水开关用水开关Q2Q1cifSM第15页，本讲稿共18页仓库大门终点开闭控制系统(P18)第16页，本讲稿共18页控制系统设计过程(补充补充)1 1、确立控制目标、确立控制目标2 2、确定控制变量、确定控制变量3 3、给定各变量控制要求（设计指标）、给定各变量控制要求（设计指标）4 4、确定系统结构、选择执行机构、确定系统结构、选择执行机构5 5、建立对象、执行机构和传感器模型、建立对象、执行机构和传感器模型6 6、建立控制器模型，选择关键待调参数、建立控制器模型，选择关键待调参数7 7、优化系统参数，分析系统性能、优化系统参数，分析系统性能若性能满足设计要求，设计工作结束若性能满足设计要求，设计工作结束不满足不满足 第17页，本讲稿共18页