上海交通大学：《自动控制理论（经典控制部分）》课程教学资源（课件讲稿）01 自动控制的基本原理

闭环控制 输入量 输出量 控制器 对象 或过程 测量元件 ■系统输出信号对控制作用有直接影响 ■输入信号和反馈信号之差=误差信号 ■把误差信号加到控制器上 ■以减小系统的误差 ·使系统输出量趋于所希望的值

闭环控制 „ 系统输出信号对控制作用有直接影响 „ 输入信号和反馈信号之差=误差信号 „ 把误差信号加到控制器上 „ 以减小系统的误差 „ 使系统输出量趋于所希望的值 输入量 输出量 控制器 对象 或过程 测量元件

开环控制 输入量 输出量 控制器 对象 或过程 系统的输出量对控制作用没有影响 ■不需要对输出量进行测量 ■不需要把输出量反馈到输入端 ·与输入量进行比较 ■系统的精度取决于校准的精度 ■若出现扰动，开环系统不能完成既定任务

开环控制 „ 系统的输出量对控制作用没有影响 „ 不需要对输出量进行测量 „ 不需要把输出量反馈到输入端 „ 与输入量进行比较 „ 系统的精度取决于校准的精度 „ 若出现扰动，开环系统不能完成既定任务 输入量 输出量 控制器 对象 或过程

闭环与开环控制系统的比较 闭环控制系统的优点 "由于采用了反馈 ·系统响应对外扰和内部参数变化不敏感 ·可能以较低成本元件构成精确的控制系统 0 开环控制系统的优点 ·从稳定性出发，开环控制系统较容易建造 ·当输入量预先知道且不存在外扰时 ■建议采用开环控制

闭环与开环控制系统的比较 „ 闭环控制系统的优点 „ 由于采用了反馈 „ 系统响应对外扰和内部参数变化不敏感 „ 可能以较低成本元件构成精确的控制系统 „ 开环控制系统的优点 „ 从稳定性出发，开环控制系统较容易建造 „ 当输入量预先知道且不存在外扰时 „ 建议采用开环控制

反馈控制系统的结构 比较元件 c(t) 控制元件 e(t) 串联校正元件 放大元件 执行元件 被控对象 输入信号 偏差信号 输出信号 b(t)反馈信号 局部反馈 反馈校正元件 主反馈 反馈元件 ■前向通道 ·信号从输入端沿箭头方向到达输出端 ■反馈通道 ·输出量经反馈元件到达输入端 前向通道与主反馈通道构成主回路 ■局部反馈回路

反馈控制系统的结构 „ 前向通道 „ 信号从输入端沿箭头方向到达输出端 „ 反馈通道 „ 输出量经反馈元件到达输入端 „ 前向通道与主反馈通道构成主回路 „ 局部反馈回路 输入信号 偏差信号 比较元件 局部反馈 主反馈 反馈信号 输出信号 + _ + _ r t( ) e t( ) b t( ) c t( ) 控制元件 串联校正元件 放大元件 执行元件 被控对象 反馈校正元件 反馈元件

反馈控制系统的基本组成单元 比较元件 c(t) 控制元件 e(t) 串联校正元件 放大元件 执行元件 被控对象 输入信号 偏差信号 输出信号 b(t)反馈信号 局部反馈 反馈校正元件 主反馈 反馈元件 控制元件 ■产生输入信号 o e 输入信号r() ·控制输出量的变化 ■反馈元件 ·测量被控物理量 ·按照一定的函数关系反馈到输入端

反馈控制系统的基本组成单元 „ 控制元件 „ 产生输入信号 „ 输入信号r (t) „ 控制输出量的变化 „ 反馈元件 „ 测量被控物理量 „ 按照一定的函数关系反馈到输入端 输入信号 偏差信号 比较元件 局部反馈 主反馈 反馈信号 输出信号 + _ + _ r t( ) e t( ) b t( ) c t( ) 控制元件 串联校正元件 放大元件 执行元件 被控对象 反馈校正元件 反馈元件