1、自動控制的基本形式自動控制的基本形式 最基本和最常用的控制方法最基本和最常用的控制方法PIDPID控制控制 自動控制就是無須人的直接參與，通過控制裝置去自動控制就是無須人的直接參與，通過控制裝置去自動操縱機器、設備等，使其按照預定的規律運行，自動操縱機器、設備等，使其按照預定的規律運行，完成要求的任務。完成要求的任務。 外部擾動：電源電壓波動，環境溫度變化等外部擾動：電源電壓波動，環境溫度變化等內部擾動：元器件老化、參數改變，工件體積和質量變化等內部擾動：元器件老化、參數改變，工件體積和質量變化等給定給定電位器電位器 給定給定電壓電壓 加熱爐加熱爐+-交流電源交流電源 電熱絲電熱絲功功率率放放

2、大大器器工件工件2.1.1 2.1.1 最簡單的控制最簡單的控制開環控制開環控制功率功率放大器放大器加熱爐加熱爐控制輸入控制輸入（給定電壓）（給定電壓）（電功率）（電功率）輸出量輸出量（爐溫）（爐溫）控制裝置控制裝置受控對象受控對象擾動量擾動量擾動量擾動量給定給定電位器電位器 給定給定電壓電壓 加熱爐加熱爐+-交流電源交流電源 電熱絲電熱絲功功率率放放大大器器工件工件給定給定電位器電位器 給定給定電壓電壓 加熱爐加熱爐+-交流交流電源電源 電熱絲電熱絲功功率率放放大大器器工件工件溫度溫度檢測檢測給定給定電位器電位器 控制量控制量 加熱爐加熱爐控制器控制器誤差誤差 e e 溫度變送器溫度變送器

3、變換電壓變換電壓 u uf f電熱絲電熱絲溫度溫度傳感器傳感器功功率率放放大大器器溫度信號溫度信號+-交流電源交流電源 給定電壓給定電壓u ur ru u輸出量輸出量 y y （爐溫）（爐溫） +-工件工件 控制器控制器加熱爐加熱爐爐溫檢測爐溫檢測u ur r擾動擾動y ye eu uf fu u相加點相加點( (綜合點綜合點) )檢測噪聲檢測噪聲給定給定電位器電位器 控制量控制量 加熱爐加熱爐控制器控制器誤差誤差 e e 溫度變送器溫度變送器 變換電壓變換電壓 u uf f電熱絲電熱絲溫度溫度傳感器傳感器功功率率放放大大器器溫度信號溫度信號+-交流電源交流電源 給定電壓給定電壓 u ur r

4、u u輸出量輸出量 y y （爐溫）（爐溫） +-工件工件正反饋例：音響系統、振蕩電路等正反饋例：音響系統、振蕩電路等有反饋信息（信號傳遞形成閉合回路），抗擾性有反饋信息（信號傳遞形成閉合回路），抗擾性好，控制精度高好，控制精度高負反饋（廣泛應用），正反饋（很少用）負反饋（廣泛應用），正反饋（很少用）受控受控對象對象反饋反饋信號信號溫度：被控量溫度：被控量給定給定信號信號比較比較環節環節檢測環節檢測環節-給定給定電位器電位器 控制量控制量 加熱爐加熱爐控制器控制器誤差誤差 e e 溫度變送器溫度變送器 變換電壓變換電壓 u uf f電熱絲電熱絲溫度溫度傳感器傳感器功功率率放放大大器器溫度信號溫

5、度信號+-交流電源交流電源 u u輸出量輸出量 y y （爐溫）（爐溫） +工件工件控制裝置控制裝置受控對象受控對象檢測環節檢測環節給定信號給定信號擾動擾動反饋信號反饋信號控制量控制量誤差誤差被控量被控量+ +- -水位水位 y y出水出水閥門閥門誤差誤差進水進水水箱水箱放大器放大器M電機電機給定電位計給定電位計反饋控制舉例：全自動燃氣熱水器反饋控制舉例：全自動燃氣熱水器手動調節手動調節全自動反饋調節：全自動反饋調節：自動根據水溫調節自動根據水溫調節火力火力進水進水出水出水進氣進氣燃氣熱水器原理圖燃氣熱水器原理圖反饋控制舉例：電冰箱的溫度控制反饋控制舉例：電冰箱的溫度控制繼電繼電控制器控制器溫

6、度檢測溫度檢測反饋控制舉例：樓房恒壓供水反饋控制舉例：樓房恒壓供水水水泵泵調速調速控制器控制器進水進水至用水戶至用水戶水壓檢測水壓檢測流量檢測流量檢測注：注：水壓是被控量，水壓是被控量，所以水壓檢測屬于反所以水壓檢測屬于反饋信息；但流量檢測饋信息；但流量檢測則不是（后面解釋）則不是（后面解釋）還有哪些你知道的還有哪些你知道的反饋控制系統例？反饋控制系統例？功率功率放大器放大器加熱爐加熱爐輸出輸出電壓電壓爐溫爐溫控制控制電壓電壓擾動擾動電源電壓電源電壓波動波動給定給定電位器電位器給定給定電壓電壓擾動擾動檢測檢測補償補償調節器調節器功率功率放大器放大器加熱爐加熱爐輸出輸出電壓電壓爐溫爐溫補償與反饋

7、相結合的爐溫復合控制系統補償與反饋相結合的爐溫復合控制系統爐溫爐溫檢測檢測控制控制電壓電壓擾動擾動給定給定電位器電位器控制器控制器給定給定電壓電壓誤差誤差反饋電壓反饋電壓電源電壓電源電壓波動波動擾動擾動檢測檢測補償補償調節器調節器 補償控制屬于開環控制，補償效果取決補償控制屬于開環控制，補償效果取決于設計是否準確，而且僅對特定可測擾動于設計是否準確，而且僅對特定可測擾動有效，一般擾動要靠反饋控制來抑制。有效，一般擾動要靠反饋控制來抑制。與反饋調節配合與反饋調節配合可使水壓更穩定可使水壓更穩定水水泵泵調速調速控制器控制器進水進水至用戶至用戶水壓檢測水壓檢測流量檢測流量檢測反饋反饋前饋前饋調節更快、更調節更快、更及時！及時！補償補償調節器調節器控制器控制器氣閥氣閥水溫設定值水溫設定值水溫檢測水溫檢測流量檢測流量檢測+ +- -水位水位 y y出水出水閥門閥門誤差誤差進水進水水箱水箱放大器放大器M