自动控制原理电子教学案.doc

《自动控制原理电子教学案》概述了自动控制的基本概念、控制方式以及系统组成，旨在帮助学生理解自动控制系统的运作机制。自动控制在诸多领域中扮演着关键角色，如卫星轨道控制、导弹飞行轨迹、温度调节等，其核心是通过控制器确保系统按照预期规律运行。 在第1章中，首先引入了控制的概念，即通过对设备或过程的操作或调整来满足预期要求。控制可以分为人工控制和自动控制两种形式。以水箱液面控制为例，当水的流入量和流出量不平衡时，通过人工或自动调整进水量，保持液面高度恒定。这一过程体现了自动控制的基本职能：测量元件（如浮子）替代人的眼睛监测液面高度，自动控制器（大脑）分析偏差并做出决策，执行元件（如阀门）执行控制器的指令，调整进水量。 自动控制的定义是指在无人参与的情况下，控制器使被控对象的物理量自动按预设规律运行。它通常包含测量元件、控制器和执行元件这三个基本职能元件。测量元件负责获取被控量的信息，控制器处理这些信息并产生控制信号，执行元件则执行控制信号以改变系统状态。 自动控制中的术语和方框图是描述系统结构的重要工具。控制对象、控制器、系统、系统输出、操作量、参考输入、扰动等是理解控制系统的关键术语。系统方框图通过图形化表示各个部分及其信息传递关系，清晰地展现了系统的工作流程。 在控制方式上，自动控制系统主要分为开环控制和闭环控制。开环控制简单、成本低，但抗干扰能力和精度较低，因为控制信号是单向传递且不受输出影响。例如，交通信号灯控制系统就是一个典型的开环控制例子。而闭环控制则通过反馈机制，利用偏差信号进行控制，其抗干扰能力强、精度高，但可能存在稳定性问题。例如，直流电动机转速闭环控制系统，通过反馈被控变量（转速）与期望值的偏差，调整控制信号，以达到精确控制。 自动控制理论的发展不断推动了控制系统的设计和优化，从早期的简单反馈控制到现代的数字控制、智能控制等复杂系统，自动控制原理的应用范围日益广泛，不仅在工程领域，还在生物医学、环境科学等领域发挥着重要作用。学习自动控制原理，对于理解和设计各类自动化系统至关重要。