学习目标: ▼ ▲
1、掌握控制系统设计的一般步骤。
2、会进行一些简单控制系统的设计。
【教学过程】
一、控制系统设计概论
控制系统设计是工程设计的一个特例,其设计步骤为:
第1步:确定控制的目的。▼ ▲
例如速度控制是为了达到一定的速度;温度控制是为了获得一个合适的温度等。
第2步:确定系统的被控量。 ▼ ▲
被控量就是为了达到控制目的,我们实际需要控制什么量。一般情况下,系统的控制目的就是系统的被控量。例如速度控制系统的被控量是速度;温度控制系统的被控量是温度。但有些情况控制目的和被控量不是同一对象,如为了控制化学反应的速度,我们通过控制反应的温度来实现;为了控制高速公路的交通事故,我们通过控制车速来实现。
第3步:明确被控量应达到的精度指标。 ▼ ▲
如速度、温度的精度指标等
第4步:选定控制系统的结构。 ▼ ▲
根据控制系统的各项指标(控制精度、造价等),确定控制的类型(开环或闭环)及闭环控制的反馈环节。同时根据被控对象确定执行器(例如对电机进行速度控制的系统,被控对象是电机,执行器可以是继电器)。
第5步:建立控制系统各环节的模型。 ▼ ▲
大型或复杂系统要通过建立模型来进行分析。因此要建立控制器、被控对象、执行机构和反馈环节的模型。
第6步:确定待调参数。 ▼ ▲
找出能影响系统性能的一些参数作为调整对象,通过对它们的调整,使系统达到最佳的性能。
第7步:分析、实验系统的性能。 ▼ ▲
若性能不能满足设计规范要求,就要重新确定系统结构、部件性能等指标。若满足规范要求,设计工作就结束。
二、设计实例
案例欣赏:定时翻转的广告牌(课本121页)
三、作业:
设计一个控制系统(这是毕业设计考核,每个同学一定要交,否则没有毕业学分。)
设计类型不限,可以是开环控制,也可以是闭环控制,这些控制可以是手动控制也可以是自动控制。
可以设计下列控制:
(1)升国旗控制装置。
(2)恒温箱的温度控制装置。
(3)路灯控制装置
(4)自动淋花控制装置。
(5)……