摘要:本章提要:这里以传递函数为主要内容叙述自动控制原理基础知识,并以直流调压系统和直流电动机调速系统为例讲解此理论的应用方法。 |
自动控制系统
电子电源设备中都有一套自动控制系统,起着十分重要的作用,以保证电源设备正常稳定地工作,实现其各种功能。
自动控制原理是自动控制系统设计及工作的理论基础。
自控原理涉及范围非常广泛。一般把20世纪50年代建立起来的主要用于处理单输入、单输出定常数反馈控制系统的理论称为经典控制理论;把20世纪ω年代以来建立起来的用于处理多变量和时变系统的理论称为现代控制理论。前者是建立在传递函数和频率法基础上的,这种理论在工业中获得了广泛的应用,目前仍是一种很有用的方法;后者是建立在状态变量的概念上,本质上是一种时域的方法,这种方法特别适于用计算机来计算和分析比较复杂的多变量控制系统。
这里重点介绍线性连续系统的经典控制理论。
自控与自控系统
1.基本概念
(1)自控技术应用广泛,是一门多学科互相渗透的综合学科。它在工业工程领域中,如空调系统、交通管制、数控机床、石油化工、电力系统、航空航天、工业机器人等方面均已获得成功应用。
(2)自控,即不需要人直接参与,应用控制装置,使被控制对象按照指定的规律运行或变化。
2.有几个基本概念:
被控对象一一包括机器、过程(运行状态);
控制器一一实现控制所用的设备;
自控系统一一控制对象+控制器。
作为自控系统最简单的例子是:厕所水箱的自动水位调节装置。这里的浮子,即传感器(测量用);杠杆即计算器。二者组成控制器。进水管的阀门与水箱水位是被控对象。控制的目的是维持水箱内水位的恒定。控制手段是负反馈调节。
自控系统的类型
1.线性系统和非线性系统
线性系统一一所有的元件均为线性元件;服从线性方程(代数、微分、差分);方程的
系数是常数,属线性定常方程;若系数是时间t的函数,属线性时变系统。
判定线性系统的原则,在描述自控系统特性的方程中须满足如下条件:
①因变量或其导数均无高于一次方的;
②方程各项中元一项是两个或更多个因变量导数之积或因变量与导数之积。
2.连续系统和离散系统
当系统的输入信号与相应的输出信号均为时间t的连续函数,称为连续系统。当系统是线性又连续时,称为线性连续系统。
当系统中一处或几处信号是以脉冲序列或数码传递的系统,则称此系统为离散系
统。成控制器。进水管的阀门与水箱水位是被控对象。控制的目的是维持水箱内水位的恒定。控制手段是负反馈调节。
对自控系统的要求
1.对系统的要求
(1)稳定,并有一定的裕量。稳定,就是输出收敛,有确定解,不能是元穷大(∞)。
(2)符合要求的瞬态响应。要有一定的阻尼,收敛快,很快达到额定值,动态品质好。
(3)符合要求的稳态响应,误差要小。三者简称:稳、快、准。
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