例 电站锅炉空气预热器密封间隙控制系统
系统通过间隙传感器实时测量出密封间隙值并送入计算 机，与设定值比较后，发出控制指令至电动机提升机构，调 整密封板的位置，达到维持密封间隙值恒定的目的。
随动系统： 输出量能以一定精度跟随给定值 变化的系统称随动系统（伺服系统）， 又称为跟踪系统。这类系统的特点是 系统的给定值变化规律完全取决于事 先不能确定的时间函数。例如，火炮 系统，卫星控制系统等。
设定值 r
﹣
控制器
反馈量
执行器
测量、变送
被控对象
被控变量 y
自动控制系统的基本结构
• 被控对象：被控制的目标对象部分
控制系统的基本组成
• 控制器 : 根据一定的控制规律得出控制量的部分 • 执行器： 按控制量直接推动被控对象的部分。 测量反馈：测量被控制的量并转换和送回与要求比较 ;
给定量： 给出的与期望被控量相对应的系统输入量。 被控制量 期望按照目标要求变化的系统输出量。 偏差： 实际测量值和期望值之间的误差。 控制量： 控制器输出的量值。 反馈量： 经测量和变换送回输入端的量值。 比较环节：把测量元件检测的被控量实际值与给定 元件给出的参量进行比较，求出偏差。
设飞船质量为m(t)，高度为h(t)，垂直速度为v(t)， 发动机推力为u(t)，月球表面的重力加速度为常数g。 设不带燃料的飞船质量为M， 初始燃料的总质量为 F．初始高度为h0，初始的垂直速度为v0，那么飞 船的运动方程式可以表示为：
(t ) v(t ) h u (t ) v(t ) g m(t ) (t ) ku(t ) m
• 1 自动控制
通过控制器使被控对象或过程自 动地按照预定要求进行。
• 2系统
• 由一些元、部件有机构成
的具有一定功能的整体。
• 3 信息
伴随任何事物及其运动过程的一种可记 录形式。
1.3 开环源 )
开关
控制装置
加热电 阻丝
电炉恒
温箱 受控对象
输出量 (温度)
炉温开环控制系统方框图
扰动 被控制 对象 输出量
控制器 给定值
典型开环控制的方框图
开环控制系统特点： 信号从输入到输出无反馈,单向传递. 结构简单. 控制精度不高,无法抑制扰动.
控制方式： 按给定值操纵。信号由给定值至输出量单向传 递。一定的给定值对应一定的输出量。系统的控制 精度取决于系统事先的调整精度。多用于系统结构 参数稳定和扰动信号较弱的场合.
稳压部分
因为 VO =VI-VR ，当 VI↑ ，引 起 Vo↑ ,调节 R ↑，则 VR ↑ ，Vo ↓. 如果 IL ↑， 引起Vo ↓,调R↓ ，VR ↓， 则Vo ↑.所以调R ,改变VR 使输出 电压稳定.
实际稳压电路结构
基准是要求的给定值 输出是随时的检测值 比较放大得出控制量 控制晶体管导通程度 改变管子两端电压 使输出电压Uo不变。
例:
直流电动机转速开环控制系统。

输出量对输入量没有影响的系统称为开环系统
闭环控制
反馈
图示:
人工电动机转速闭环控制系统
控制任务：保持工作机械恒速运行.
控制过程的一种描述：
n u f u ua n
典型闭环系统方框图
• 反 馈： 输出量送回至输入端并与输入信号比较的过程 • 负反馈： 反馈的结果削弱使原输入信号的效果
调节晶体管
Ui
基准 电压 比较 放大
UO
输出 采样
Ui
基准 电压 比较 放大
UO
输出 采样
Ui
R
+
R1
A
Uz
+ —
R2
R3
UO
例2 热水供应系统的自动控制
温度测 量装置 自动控制器 热水
控制阀 蒸汽 冷水
排水 图1-2 热力系统的自动反馈控制
例3 月球软着落问题
飞船靠其发动机产生一与月球重力方向相反 的推力u(t)，以使飞船在月球表面实现软着 陆，要求发动机推力的控制规律，并使燃料 的消耗最少。
汽车内的测量与控制
1.4 自动控制系统的分类
开环控制 闭环控制(反馈控制) 复合控制
• 按控制方式分
按 元 件 类 型 分
机械系统——恒张力系统 电气系统
机电系统——全自动照相机，光机 电结合
液压系统——伺服液压缸，汽车发 动机，大型的仿真模拟台 气动系统
生物系统
• 温度控制系统
• 按系统功用分
自动控制系统的基本概念
• • • • • • 1 2 3 4 5 6 自动控制系统示例 自动控制系统的基本结构 闭环控制和开环控制 自动控制系统的分类 系统、信息与控制 人类两大基本活动
例1 串联型稳压电源
又称为电压调节器 voltage regulator
t t
t
t
整流
滤波
脉动直流
稳压
交流
恒定直流
程序控制系统： 自动控制系统的被控制量如果是根 据预先编好的程序进行控制的系统称程 序控制系统。例如，炼钢炉中的微机控 制系统，洲际弹道导弹的程序控制系统 等。
• 过程控制
终端条件
h(t f ) 0 v(t f ) 0
初始条件 h(0) h0 v ( 0) v 0 m ( 0) M F 约束条件 0 u (t )
0速度到地面
J m(t f ) 达到最大值
1.2 自动控制系统的基本结构： 四部分五个量
偏差 e 控制变量 u
• 压力控制系统 • 位置控制系统 •
按系统性能分
• 线性系统 • 非线性系统 • 连续系统 • 离散系统 • 定常系统
• 时变系统 • 确定性系统 • 不确定性系统
• 恒值控制系统
按参据量变化规律分
• 随动系统 • 程序控制系统
1-4 典型控制系统(控制方式)
恒值系统：
也称镇定系统。输出量以一定的精度等于 给定值，而给定值一般不变化或变化很缓慢， 扰动可随时变化的系统称为恒值系统，在生产 过程中，这类系统非常多。例如，冶金部门的 恒温系统，石油部门的恒压系统等。
闭环控制:
是指控制器与控制对象之间既有顺向
作用有反向联系的控制过程。
特点: 输出影响输入，所以能削弱或抑制干 扰；低精度元件可组成高精度系统；因为 可能发生超调，振荡，所以稳定性很重要
瓦特(James wat)发明的飞球调节器，控制蒸汽机的转速 （1769年）
神舟 六号回收 过程的： 测控技术