《控制工程基础》课件

《控制工程基础》PPT课件深入了解《控制工程基础》课程，包括控制系统基本元素、系统分类、线性系统描述方法、稳定性分析等掌握PID控制器原理、设计方法和Ziegler-Nichols方法什么是控制工程基础？控制工程基础涵盖了控制系统的基本概念和原理，以及在现代制造业中的应用学习这门课程可以帮助我们理解系统控制的重要性和方法控制系统的基本元素输入输出12系统接收的控制信号或指令系统产生的响应或输出信号反馈3将输出信号与预期目标进行比较，并进行相应的调整控制系统的分类开环系统闭环系统系统只考虑输入信号，没有反馈机制系统利用反馈机制来调整输出，并实现更准确的控制线性系统的描述方法状态空间法1系统用一组一阶微分方程描述传递函数法2系统用分子多项式和分母多项式的比值描述时域法3系统用微分方程描述，利用初始条件和输入信号求解线性系统的稳定性分析稳定系统不稳定系统临界稳定系统系统的输出有界并趋向于稳态系统的输出趋向于无穷大或发散系统的输出在稳态和不稳态之间波动控制器的原理PID比例（）1P根据误差信号的大小，产生一个与误差成正比的输出信号积分（）I2根据误差信号的累积值，产生一个与累积误差成正比的输出信号微分（）3D根据误差信号的变化率，产生一个与误差变化率成正比的输出信号控制器的设计方法PID经验法优化算法计算机软件根据经验公式和实验结果进行使用优化算法自动调整PID参数通过软件工具进行PID参数设计PID参数调整以达到最佳性能和调整方法Ziegler-Nichols临界增益法1找到系统临界增益和周期，并根据公式计算PID参数临界频率法2找到系统临界频率和相位余量，并根据公式计算PID参数控制系统的闭环特性稳态误差超调量上升时间指系统在稳态下的输出误差指系统响应达到稳态时超过指系统响应从初始状态到达预设值的程度稳态所需的时间转移函数的稳定性分析极点1转移函数的极点的位置对系统稳定性影响显著零点2转移函数的零点的位置对系统稳定性影响较小频率响应3分析转移函数的频率响应可以判断系统的稳定性和性能极点配置法选择理想的极点位置通过参数调整极点分析稳态误差和超调12PID3量根据系统要求和性能指标根据选择的极点位置，调来选择极点的位置整PID参数以达到所需的分析极点配置后系统的稳系统性能态误差和超调量工业自动化控制系统硬件组成系统系统SCADA PLC包括传感器、执行器、控制器和用于监测和控制复杂工业过程的可编程逻辑控制器，用于控制工通信网络等系统业设备和机械的原理与应用PLC输入与输出1PLC通过输入模块接收信号，通过输出模块控制设备程序设计2使用逻辑图或编程语言编写控制程序实时响应3PLC能够实时监测输入信号并作出相应的输出控制的原理与应用DCS分散控制系统通信系统分布式控制器123将控制任务分散到多个控使用高速通信网络连接分每个控制设备都具有独立制设备中散的控制设备的控制能力自适应控制的原理自适应控制根据系统的动态变化来调整控制器参数，以提高系统性能和鲁棒性。