米乐m6网页入口:主动化原理_

　　本章主要内容 本章介绍了主动操控理 论的应用领域、发展进程和 分类。通过一些操控体系实 例评论了手动操控、主动控 制、主动操控体系的作业原 理、方框图、体系分类等相 关根本概念。最终介绍了本 课程即将介绍的主要内容， 以利于读者从总体上把握本 课程的相关常识。 本章要点 要求把握手动 操控与主动操控、 主动操控体系及其 作业原理与组成、 方框图、开环操控 与闭环操控、体系 输入量与输出量的 相关根本概念。了 解本课程即将学习 的内容。 课程的性质和特色 主动操控是一门技能学科，从办法论的视点来研讨体系 的树立、剖析与规划。 《主动操控原理》是本学科的技能根底课， （1）主动操控理论的根底课程 ，该课程与其它课程的联系。 信号与系 统 复变函数、拉普拉斯变 换 主动操控理论 电路理论 电机与拖动 模仿电子技能 线性代数 大学物理（力学、热力 学） 微积分（含微分方程） （2）主动操控理论现已发展为理论紧密、体系完 整、逻辑性很强的一门学科。从根本反应操控原理 发展到：自适应操控、优化操控、鲁棒操控、大系 统操控、智能操控 评论的目标：因果体系 、工程体系 体系的广义性：经济、社会、工程、生物、环 境、医学 课程特色：研讨体系的共性问题 实践 体系 物理 数学 模型 办法（体系组成 剖析、规划 模型 ?1-1主动操控的根本原理 ? 人工操控与主动操控：水箱水位操控问题 脑 手 眼 执行器 操控器 给定 水位测 量与变 送 水位操控作业原理 人工操控：眼、脑、手、水箱+阀门 人脑 手 眼 水箱体系 h 主动操控：传感器、操控器、执行器、水箱+阀门 操控器 执行器 水箱体系 h 传感器 一、反应操控原理 反应：将输出量通过必定的办法送回到输入端，并 与输入信号比较发生差错信号进程称为反应 负反应：输入信号—反应信号（输出信号） 输出差错减小 正反应：输入信号+反应信号 反应操控、闭环操控 按差错进行操控 龙门刨床速度操控体系 要求：工件加工进程中不允许刨床速度动摇过大 办法：使用速度反应对刨床速度进行主动操控 龙门刨床速度操控体系原理图 FD ?u CF KZ n ua Ia ?u -k uK SM TG 龙门刨床速度操控体系原理：（详见P3图1-2） 体系根本部件及功用： 主（拖动）电动机SM 输入：电枢端电压 ua 输出：电动机速度 n 测速发电机 TG+电位器 输入：n 输出：ut 触发器CF+晶闸管整流器 KZ 输入：uk 输出： ua 给定电位器 扩大器 FD 输出： uo 输入：?u ? u0 ? ut 作业原理： 设 直流电动机SM的励磁损害、外部负载 M t 体系方框图 ?u 比较电路 扩大器 uk 测速发电机 ua 触发器 整流器 电动机 n u0 ut 一些根本概念 前向通路：从输入端沿箭头方向到输出端的传输通 路 主反应通路：输出通过丈量元件抵达输入端的通路 主回路：前向通路+主反应通路 内回路：部分前向通路+部分反应通路 单回路体系、多回路体系 反应操控体系遭到的外部效果 参阅（有用）输入：决议体系被控量的改变规则 扰动：体系外部扰动、体系内部扰动 主动操控体系的根本操控办法 反应操控办法 ：按差错进行操控，较高的动静态控 制功用；结构、线路杂乱，体系剖析与规划较杂乱。 开环操控（次序操控）：体系输出量对体系的输入 量不发生影响，结构简略、调整便利、成本低 有两种办法： 按给定量操控 度 如龙门刨床速度操控体系将测速发 电机的输出断开，调理CF的输入电压来调理电机速 按扰动量操控 用 使用可丈量的扰动量，发生补偿作 复合操控办法： （1）按差错操控+按扰动补偿操控 （2）按差错操控+按给定补偿操控 电压 功率 SM 扩大 扩大 电压 负载 扩大 TG 电压扩大器 电阻 R 电动机 MC 电压扩大器 功率扩大器 测速发电机 ?其它新操控办法：最优操控、猜测操控、自适 应操控、含糊操控、神经网络操控等。 1-2主动操控体系示例 ?函数记录仪 ?飞机-主动驾驶仪体系 ?电阻炉微机温度操控体系 ?飞翔模仿器的视景体系 1-3主动操控体系分类 分类办法 1. 按操控办法：开环操控、闭环操控、复合操控 2. 按元件类型：机械体系、电气体系、机电体系、 液压体系、气动体系、生物体系等。 3. 按体系功用：温度、压力、方位 4. 按体系功用：线性与非线性、接连与离散、定常 与时变 5. 按参阅量改变规则：恒值、随动、程序操控 一、线性接连操控体系 d d a0 n c(t ) ? a1 n?1 dt dt m n n ?1 d c(t ) ? ? ? ? ? a n?1 c(t ) ? a n c(t ) dt m ?1 d d ? b0 m r (t ) ? b1 m?1 dt dt d r (t ) ? ? ? ? ? bm?1 r (t ) ? bm r (t ) dt 由系数断定线性时变体系、线性定常体系 线性定常体系依据参阅输入量又可分为： 恒值操控体系、随动体系、程序操控体系 体系主要特色： （1）恒值操控体系 参阅输入是个常值，要求被控量也等于常值。 外部扰动的存在，被控量违背参阅量而呈现差错， 操控体系依据差错发生操控效果，以战胜扰动的 影响，使被控量康复到给定的常值。 （2）随动体系 参阅输入是预先不知道的随时刻恣意改变的函数， 要求被控量以尽可能小的差错跟从参阅输入质变 化。 （3）程序操控体系 参阅输入是按预订规则随时刻改变的函数，要求 被控量敏捷、精确地复现。 线 c(k ? n) ? a1c(k ? n ? 1) ? ? ? ? ? an?1c(k ? 1) ? an c(k ) ? b0 r (k ? m) ? b1r (k ? m ? 1) ? ? ? ? ? bm?1r (k ? 1) ? bm r (k ) 二、非线性操控体系 & & & y (t ) ? y (t ) y (t ) ? y 2 ? r (t ) 非线 对主动操控体系的根本要求 1. 对主动操控体系根本要求 安稳性（稳）、快速性（快）、精确性（准） “稳”与“快”是阐明体系动态（过渡进程） 质量。 体系的过渡进程发生的原因 ： 体系中储能元 件的能量不可能骤变。 “准”是阐明体系的稳态（静态）质量 安稳性 是确保操控体系正常作业的先决条件 线性操控体系的安稳性由体系自身的结构与参 数所决议的，与外部条件无关。 ?快速性 是体系在安稳的条件下，衡量体系过渡过 程的方式和快慢，一般称为“体系动态功用”。 过渡进程时刻、超调量 ?精确性 是在体系过渡进程完毕后，衡量体系输出 （被控量）到达的稳态值与体系输出期望值之间 的挨近程度。 稳态差错