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這是一個關于電子信息工程概論ppt素材,主要介紹控制系統(tǒng)的重要性、控制系統(tǒng)的組成及應用例子、為什么絕大多數(shù)控制系統(tǒng)均具有反饋、自動控制系統(tǒng)的分類、自動控制原理的發(fā)展歷史。第8章 自動控制系統(tǒng)概述引言控制系統(tǒng)的重要性控制系統(tǒng)的組成及應用例子為什么絕大多數(shù)控制系統(tǒng)均具有反饋自動控制系統(tǒng)的分類自動控制原理的發(fā)展歷史 綜上所述:所謂的控制系統(tǒng)就是為完成某種“目標”而采用的一整套的完成方法和步驟。而這些方法和步驟通常又包含能夠更好實現(xiàn)這些“目標”的最佳策略。在工業(yè)領域,自動控制系統(tǒng)常常是指那些在沒有人直接參與的情況下,利用控制裝置,對生產(chǎn)過程、工藝參數(shù)、目標要求等進行自動的調(diào)節(jié)與控制,使之按照預定的方案達到要求的指標的設備。自動控制系統(tǒng)的重要性近年來控制系統(tǒng)在現(xiàn)代文明和技術發(fā)展與進步上扮演了越來越重要的角色。我們?nèi)粘;顒拥拿恳粋方面幾乎都受到了某種控制系統(tǒng)的影響?刂葡到y(tǒng)已經(jīng)大量地應用到了工業(yè)的所有部門。如產(chǎn)品質(zhì)量、自動裝配線、機床控制、空間技術與武器系統(tǒng)、計算機控制、交通運輸、動力系統(tǒng)、機器人、微機系統(tǒng)、納米技術等,歡迎點擊下載電子信息工程概論ppt素材哦。
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第8章 自動控制系統(tǒng)概述引言控制系統(tǒng)的重要性控制系統(tǒng)的組成及應用例子為什么絕大多數(shù)控制系統(tǒng)均具有反饋自動控制系統(tǒng)的分類自動控制原理的發(fā)展歷史 綜上所述:所謂的控制系統(tǒng)就是為完成某種“目標”而采用的一整套的完成方法和步驟。而這些方法和步驟通常又包含能夠更好實現(xiàn)這些“目標”的最佳策略。在工業(yè)領域,自動控制系統(tǒng)常常是指那些在沒有人直接參與的情況下,利用控制裝置,對生產(chǎn)過程、工藝參數(shù)、目標要求等進行自動的調(diào)節(jié)與控制,使之按照預定的方案達到要求的指標的設備。 自動控制系統(tǒng)的重要性近年來控制系統(tǒng)在現(xiàn)代文明和技術發(fā)展與進步上扮演了越來越重要的角色。我們?nèi)粘;顒拥拿恳粋方面幾乎都受到了某種控制系統(tǒng)的影響?刂葡到y(tǒng)已經(jīng)大量地應用到了工業(yè)的所有部門。如產(chǎn)品質(zhì)量、自動裝配線、機床控制、空間技術與武器系統(tǒng)、計算機控制、交通運輸、動力系統(tǒng)、機器人、微機系統(tǒng)、納米技術等。 控制系統(tǒng)的應用實例 1.2開環(huán)控制與閉環(huán)控制 1、應用:太陽能高效抽水機系統(tǒng)上面例子中存在的問題抽水過程只與太陽能轉換來的電流大小有關,它不能反應水池的蓄水情況。因此,這個控制系統(tǒng)存在著水資源的浪費問題。如何解決這個問題? 2、 開環(huán)控制和閉環(huán)控制比較這兩個例子,我們給出概念:開環(huán)控制系統(tǒng)(Open-loop Control System)? 若系統(tǒng)的輸出量不被引回來對系統(tǒng)的控制部分產(chǎn)生影響,則這樣的系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)(Closed-loop Control System)? 若系統(tǒng)輸出量通過反饋環(huán)節(jié)返回來作用于控制部分,形成閉合環(huán)路,則這樣的系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng),又稱為反饋控制系統(tǒng)(Feedback Control System)。 開環(huán)控制舉例 開環(huán)系統(tǒng)的特點閉環(huán)控制舉例 上例中我們還可以看到:為了表明自動控制系統(tǒng)的組成以及信號的傳遞情況,通常把系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的作用,用方框+環(huán)節(jié)特征說明的方式來表示, 并用箭頭標明各環(huán)節(jié)之間信號(能量或作用量)之間的傳遞情況。系統(tǒng)的這種表示方法稱為原理框圖表,而這樣作的好處就在于:避免去畫復雜的系統(tǒng)圖形(因為我們不可能各個都是畫家)。用原理方框表示系統(tǒng)的另一好處是可以把系統(tǒng)主要環(huán)節(jié)之間的相互作用關系簡單而明了地表達出來。經(jīng)過簡單抽象,我們就可以把一個實際系統(tǒng)變換成為一個滿足某種控制規(guī)律便于理論分析的原理系統(tǒng)。 3、為什么大多數(shù)控制系統(tǒng)均有反饋提高系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性增加系統(tǒng)帶寬和總增益提高系統(tǒng)的輸入阻抗、降低系統(tǒng)的輸出阻抗提高系統(tǒng)的敏感度 設有一臺放大器,在未加反饋時,由于各種原因它的電壓增益由原來的A=400下降到了A‘=300,比原來下降了25%,現(xiàn)在加入負反饋,并使F=0.0475,則當A=400時閉環(huán)電壓增益為: 而當開環(huán)電壓增益降到A’=300時,其閉環(huán)增益為: 1.3 自動控制系統(tǒng)的組成 例1-1 水位控制系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)過程: 1.4 自動控制系統(tǒng)的分類 恒值控制系統(tǒng)(Fixed Set-Point Control System)恒值系統(tǒng)的特點是:控制系統(tǒng)的輸入量是恒量,并且要求系統(tǒng)的輸出量相應地保持恒定。恒值控制系統(tǒng)是最常見的一類控制系統(tǒng)。 過程控制系統(tǒng)(Process Control System)生產(chǎn)過程通常是指把原料放在一定的外界條件下,經(jīng)過物理或化學變化而制成產(chǎn)品的過程。在這些過程中,往往要求自動提供一定的外界條件,例如溫度、壓力、流量、液位、粘度、濃度等參量在一定的時間內(nèi)保持恒值或按一定的程序變化。在化工、輕工、食品等生產(chǎn)過程中對溫度、流量、壓力、濕度等的控制——過程控制系統(tǒng)。 非線性控制系統(tǒng)(Nonlinear Control System)非線性系統(tǒng)的特點是系統(tǒng)中存在有非線性元件(如具有死區(qū)、出現(xiàn)飽和、含有庫倫摩擦等非線性特性的元件),要用非線性微分方程來描述。非線性系統(tǒng)不能應用疊加原理。 時變系統(tǒng)(Time-Varying System)時變系統(tǒng)的特點是系統(tǒng)中有的參數(shù)是時間t的函數(shù),它隨時間變化而改變。例如宇宙飛船控制系統(tǒng)。 1.5 自動控制系統(tǒng)的性能指標系統(tǒng)的穩(wěn)定性 (Stability) 穩(wěn)定系統(tǒng):當擾動作用(或給定值發(fā)生變化)時,輸出量將會偏離原來的穩(wěn)定值,這時,由于反饋環(huán)節(jié)的作用,通過系統(tǒng)內(nèi)部的自動調(diào)節(jié),系統(tǒng)可能回到(或接近)原來的穩(wěn)定(或跟隨給定值)穩(wěn)定下來,如圖1-13a所示。不穩(wěn)定系統(tǒng):由于內(nèi)部的相互作用,使系統(tǒng)出現(xiàn)發(fā)散而處于不穩(wěn)定狀態(tài),如圖1-13b所示。 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標 (Steady-State Performance Specification) 當系統(tǒng)從一個穩(wěn)態(tài)過渡到新的穩(wěn)態(tài),或系統(tǒng)受擾動作用又重新平衡后,系統(tǒng)會出現(xiàn)偏差,這種偏差稱為穩(wěn)態(tài)誤差,用 表示(Steady-State Error)。系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的大小反映了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度(或靜態(tài)精度)(Static Accuracy),它表明了系統(tǒng)的準確程度。穩(wěn)態(tài)誤差 越小,則系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度越高。 1.有靜差系統(tǒng): ≠0,如圖1-14a所示。 2.無靜差系統(tǒng): =0,如圖1-14b所示。 系統(tǒng)的動態(tài)性能指標 (Dynamic Performance Specification) 控制系統(tǒng)從一個穩(wěn)態(tài)過渡到新的穩(wěn)態(tài)都需要經(jīng)歷一段時間,亦即需要經(jīng)歷一個過渡過程。表征這個過渡過程性能的指標叫做控制系統(tǒng)的動態(tài)性能指標,F(xiàn)在以系統(tǒng)對突加給定信號(階躍信號)的動態(tài)響應來介紹動態(tài)指標。圖1-15為系統(tǒng)對突加給定信號的動態(tài)響應曲線。動態(tài)指標通常用最大超調(diào)量( )、調(diào)整時間( )和振蕩次數(shù)( )來衡量。 在上述指標中,最大超調(diào)量和振蕩次數(shù)反映了系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。調(diào)整時間反映了系統(tǒng)的快速性。穩(wěn)態(tài)誤差反映了系統(tǒng)的準確度。一般說來,我們總是希望最大超調(diào)量小一點,振蕩次數(shù)少一點,調(diào)整時間短一些,穩(wěn)態(tài)誤差小一點?傊,希望系統(tǒng)能達到穩(wěn)、快、準。? 以后的分析將表明,這些指標要求,在同一個系統(tǒng)中往往是相互矛盾的。這就需要根據(jù)具體對象所提出的要求,對其中的某些指標有所側重,同時又要注意統(tǒng)籌兼顧。 自動控制原理的發(fā)展歷史經(jīng)典控制理論:40-50年代形成的SISO系統(tǒng) 基于:二戰(zhàn)軍工技術 目標:反饋控制系統(tǒng)的鎮(zhèn)定 基本方法:傳遞函數(shù),頻率法,PID調(diào)節(jié)器(頻域) 現(xiàn)代控制理論: 60-70年代形成 MIMO系統(tǒng) 基于: 冷戰(zhàn)時期空間技術,計算機技術 目標:最優(yōu)控制 基本方法:狀態(tài)方程(時域) 智能控制技術: 90年代開始發(fā)展 專家系統(tǒng) 模糊控制 神經(jīng)網(wǎng)絡正在發(fā)展的各個領域 自適應控制 大系統(tǒng)理論 魯棒控制 非線性控制(微分幾何,混沌,變結構)
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電子信息工程論文PPT課件:這是一個關于電子信息工程論文PPT課件,主要介紹了電子信息工程專業(yè)簡介、課程目的、電子信息產(chǎn)業(yè)的主要領域及與學科之間的關系、關于電子信息技術、電子信息技術與工業(yè)信息化、關于大學教育、考研與就業(yè)。《電子信息工程專業(yè)導論》 前言 ——獻給進入電子信息工程專業(yè)的 大二本科學生! 一.電子信息工程專業(yè)簡介 所屬專業(yè)分類 所屬專業(yè)分類 所屬一級學科:信息與通信工程 (0810) 相近一級學科:電子科學與技術 (0809) 控制科學與工程 (0811) 電氣工程 (0808) 計算機科學與技術(0812) 一.電子信息工程專業(yè)簡介一.電子信息工程專業(yè)簡介 培養(yǎng)具備電子技術和信息系統(tǒng)的基礎知識,能從事各類電子設備和信息系統(tǒng)的研究、設計、制造、應用開發(fā)的高等工程技術人才。 電子信息科學技術各學科 之間的關系和分工 本專業(yè)畢業(yè)生應具備以下知識和能力: 1、較系統(tǒng)地掌握本專業(yè)領域寬廣的技術基礎理論知識;2、掌握電子電路的基本理論和實驗技術,具備分析和設計電子線路的基本能力;3、掌握信息獲取、處理的基本理論和應用的一般方法,具有設計、集成、應用以及計算機模擬信息系統(tǒng)的基本能力;4、掌握相關計算機應用技術的基本知識、基本理論和原理;本專業(yè)畢業(yè)生應具備以下知識和能力:5、掌握電子產(chǎn)品的一般生產(chǎn)工藝、具有電子產(chǎn)品生產(chǎn)管理能力以及熟練使用和維護常用電子儀器設備的能力;6、具有電子工程的現(xiàn)場安裝、調(diào)試以及排除故障的能力,歡迎點擊下載電子信息工程論文PPT課件哦。
電子信息工程技術PPT課件:這是一個關于電子信息工程技術PPT課件,主要介紹了電子信息科學及其基礎知識概述、電子、信息與電子信息系統(tǒng)工程基本概念、系統(tǒng)建模與計算機輔助工具應用、電子信息工程的教學工具、電子信息技、在各個領域的應用和發(fā)展等內(nèi)容。電子信息工程概述電子信息科學及其基礎知識概述電子、信息與電子信息系統(tǒng)工程基本概念系統(tǒng)建模與計算機輔助工具應用電子信息工程的教學工具電子信息技術在各個領域的應用和發(fā)展一、電子信息科學及其基礎知識概述電子信息科學是當今世界上發(fā)展最快的學科之一,屬于技術科學范疇。電子信息學科是應用電子學和信息技術科學的知識、技術進行設計、制造和使用電子與信息產(chǎn)品的學科。電子信息學科的知識體系結構由電路與電子知識領域、電磁學知識領域、信息處理知識領域和計算機知識領域4個領域組成。 1、電路與電子知識領域與信息生成、存儲、傳輸、處理和應用密切相關的微電子技術和光電子技術日新月異,作為微電子技術和光電子技術結晶的集成電路的發(fā)展速度按照每一年半翻一番的摩爾定律向前進步。當前,大規(guī)模集成電路設計已列入國家863計劃,微電子電路設計已被列為我國“十五”、“十一五”規(guī)劃的重點發(fā)展方向!飮H競爭格局 1)、新分工體系開始形成 20世紀60、70年代以來,世界范圍內(nèi)電子信息產(chǎn)品加工制造業(yè)經(jīng)歷了由美國—日本—韓國,中國臺灣—泰國,馬來西亞—中國內(nèi)地的轉移模式,但目前這種遞次轉移的模式正在改變,世界電子信息產(chǎn)品制造業(yè)正在從美國,歐洲直接向中國及東南亞國家轉移,并以直接投資為主,這主要是由電子信息產(chǎn)業(yè)自身特點所決定的,歡迎點擊下載電子信息工程技術PPT課件哦。