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会计学第一章自动控制的一般概念本章重点和难点知识1.概述(1)技术及应用自动控制:指无人直接参与的情况下,利用外加的设备或装置(控制装置),使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数(即被控量)自动地按照预定的规律运行。自动控制系统实例演示(2)控制理论的发展/20世纪40年代,频率响应法为闭环控制系统提供了一种可行方法,Evans提出并完善了根轨迹法。1948年,美国数学家N.Wiener出版《Cybernetics》是一个控制科学里程碑。《控制论》的副标题是关于人、动物及其通讯的科学。20世纪50年代末,我国著名科学家钱学森将前者理论进行了系统总结,编著了有名的《工程控制论》一书,建立了经典控制理论。19世纪60年代,数字计算机的出现为复杂系统的基于时域分析的现代控制理论提供了可能。从1960-1980,确定性系统、随机系统的最佳控制,及复杂系统的自适应和学习控制,都得到充分的研究。从1980-现在,智能控制理论集中于3C控制系统及其相关课题,即通信技术、计算机技术和控制技术(Communication,Computer,Control)古典(经典)控制理论自动控制原理(理论)(1787——1960)以传递函数为基础研究单输入-单输出定常控制系统的分析与设计问题。这些理论由于其发展较早,现已日臻成熟。发展阶段归纳(个人理解):萌芽(产生)时期(一战前夕)经典理论完善时期(二战前夕)经典控制理论确定时期(二战期间)控制理论发展时期(二战后五十年代以后)传统控制技术PID控制——简而优秀智能控制技术90年代开始发展专家系统——身边的专家模糊控制——其实我很清楚预测控制——未卜先知最优控制——没有更好只有最好自适应控制——以变制变鲁棒控制——以静制动2.控制与系统(1)控制:工程上的“控制”是指有目的的操作,其目的使被控量按照人们希望的规律变化。如汽车、飞机、轮船等的操作。分为人工控制和自动控制。例如:水箱液位控制问题/水位控制工作原理自动控制:传感器、控制器、执行器、水箱+阀门(2)系统反馈:将输出量通过一定的方式送回到输入端,并与输入信号比较产生偏差信号的过程称为反馈负反馈:输入信号—反馈信号(输出信号)输出偏差减小(减弱输入信号)正反馈:输入信号+反馈信号(增强输入信号)自动控制原理:实际就是反馈控制或闭环控制的原理。反馈控制原理:将输出信号反馈回输入端与输入信号进行叠加或比较的结果提供给系统进行控制的原理。反馈控制的实质:依据偏差进行控制4.反馈控制系统的基本组成一些基本概念被控对象:简称对象。即具体的机器或设备,如刀架、烘炉、电机等。被控量:表征被控对象工作状态的物理量,即电压、炉温、液位等。给定值(参考输入):在整个过程中,被控量所应保持的理想(希望)数值。操纵量:能够使被控量产生变化的物理量。(注意与操纵介质概念的区别)5.自动控制系统的基本控制方式(2)开环控制(顺序控制):系统的输出量与输入量之间只有顺向作用,而无反向联系,输出量对系统的控制过程不发生影响。特点:结构简单、易于实现;但抗干扰能力差。有两种方式:按给定量控制如龙门刨床速度控制系统将测速、发电机的输出断开,调节测速发电机的输入电压来调节电机速度按扰动量控制利用可测量的扰动量,产生补偿作用(3)复合控制方式:按偏差控制+按扰动补偿控制按偏差控制+按给定补偿控制1-2自动控制系统示例/瓦特离心调速系统液位系统的自动反馈控制温度系统的自动反馈控制1-3自动控制系统分类1.线性连续控制系统系统主要特点:(3)程序控制系统参考输入是按预定规律随时间变化的函数,要求被控量迅速、准确地复现。1-4对自动控制系统的基本要求系统的过渡过程产生的原因:系统中储能元件的能量不可能突变。稳定性:当系统输入量的变化趋于某一稳定值后,系统的被控变量的变化经系统自动控制后也能趋于某一稳定值,而不出现持续的振荡或发散型振荡的现象,即偏差等于0;准确性:系统过渡到新的平衡工作状态以后,或系统受扰重新恢复平衡之后,最终保持的精度,反映了动态过程后期的性能;快速性:当系统被控量与给定值之间的偏差发生变化时,调整到新的稳定状态所需要时间的长短来反映。同一个系统,稳、准、快是相互制约的,提高过程的快速性,会引起系统强烈振荡;改善平稳性,过程又可能变的迟缓,甚至使最终的精度变的很差;各种不同的系统对稳、准、快的要求也有侧重:随动系统要求快速性,而调速系统则对稳定性要求高些。2.典型外部输入信号(1)阶跃函数(信号)(2)斜坡函数(信号)(3)脉冲函数(信号)(4)正弦函数(信号本章小结