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1、 轻松创造未来 石群系列视频教程之 自动控制原理 含现代控制理论 视频教程网址 石群自控2 1669076449石群自控3 2369972939石群自控4 2578365035说明 目前自控1好友已满 自控2好友已经很多 如果学员过多 会增加新的QQ客服并多渠道告知 敬请关注 石群 stones 清华大学工学博士控制科学与工程口东北大学工学硕士控制理论与控制工程 主讲课程 本科类 自动控制原理现代控制理论电路分析基础模拟电子技术数字电子技术单片机 PLC DSP 教程内容 适用 胡寿松 自动控制原理 第五版 教材 一 免费部分 1 0石群自动控制原理 2 石群自动控制原理第1讲至第10讲 免费
2、 3 石群自动控制原理第11讲至第20讲 免费 4 石群自动控制原理第21讲至第30讲 免费 5 石群自动控制原理第31讲至第40讲 免费 二 收费部分 1 石群自动控制原理第7章 第41讲至第50讲 100元 2 石群自动控制原理第8章 第51讲至第62讲 120元 3 石群自动控制原理第9章 第63讲至第80讲 153元 4 石群自动控制原理考点等级15元J注 教程内容 会持续更新 例如考研真题 其它课程等 欢迎关注 购买步骤 1 在 第一章自动控制的一般概念 1 1自动控制的基本原理与方式1 2自动控制系统示例1 3自动控制系统的分类1 4对自动控制系统的基本要求1 5自动控制系统的分析
3、与设计工具 1 1自动控制的基本原理与方式 无人直接参与 机器 设备或生产过程的工作状态或参数 自动实现某种规律运行 经典控制 单输入 单输出 现代控制 多输入 多输出 反馈 控制思想的精髓 知己知彼 J数控车床按照规定程序自动地切削工件 J化学反应炉自动地维持温度或压力的恒定 J导弹发射和制导系统自动地把导弹引向敌方目标 J人造地球卫星准确地进入预定轨道并回收 自动控制原理发展概况 石 件 反馈控制又称为闭环控制 测量元件 给定元件 比较元件 放大元件 执行元件 校正元件 基本控制方式 口反馈控制系统 闭环控制系统 口开环控制系统 按给定控制 按扰动控制 口复合控制系统 电动机一一电机 是自
4、动控制系统中的常用部件 负载ML 电压U I占I转速nG 电动机DI 定件的讲 当if t载ML一定时 电压U增大 当电压U一定时 多l载ML增大 转迷n提高 转速n减小 想一想 当负载变化时 要想保持转速恒定 应该怎么办 下面看一龙fJ刨臼动调速系统 该系统的控制I的是 当负载变化时 维扣转速n不变 石群课件 一自动控制局 理 控制方案1 P2ll l E tl 1 c11i t z 呵投哇 眈iJ Ur Ul 弓 其中 lJI 控制量 输入量之一 一一被控量 输出量 ML一一扰动量 输入量之二 工作原理 被控对象一一电动机 斗 一歪歪 叽 石 系统方框图 扰i J茧 输入11l 被控对象
5、旦坐革 控制器 开环控制系统一一输 I 盐受控手输入量 而对控制量不能反施影响的一关系统 结构特征 信息单向传递 没有形成闭合国脐系统特点 控制系统结构简单 成本低廉 控制精度差 抗干扰能力差 使用场合 多 目甘系统结构参数稳定汗11扰动信号较汩的场合 女11 I4 J告货机 自动报警器 自7 JJ化流水线 小 动洗衣机等 一 控制方案2 P2阁1 3 t Jl 因一一一一一一一一一一 SD i 1 i 久U h函 r ae K 石 系统方框图 6lJ 卫叫可脱口L在E 测速机闭环控制系统 反馈控制系统 结构特征 信息循环往复传递 按偏差进行控制 系统特点 按偏差控制 因此必须有输出量的测量装
6、置 抗干扰性好 控制精度高 系统较复杂 有稳定性问题 使用场合 多用于系统结构参数不稳定和扰动信号较强的场合 石 常用术语 控制系统 Controlsystem 参考输入 给定输入 希望输入 DesiredInput 偏差信号 Errorsignal 控制器 Controller 控制量 也称操作量 Controlsignal 控制对象 Controlplant 扰动 Interaction 系统输出 也称被控量 Systemoutput 口复合控制系统偏差扰动 1 2自动控制系统示例 函数记录仪原理图 函数记录仪方框图 飞机自动驾驶仪系统原理图 给定电位器 反馈电位器 给定装置 放大器 舵机
7、 飞机 反馈电位器垂直陀螺仪 0 c 扰动 飞机自动驾驶仪系统方框图 电阻炉温度微机控制系统 锅炉液位控制系统原理图 锅炉液位控制系统方框图 1 3自动控制系统的分类 线性定常连续系统包括 恒值控制系统 随动系统 包括伺服系统 程序控制系统 2 线性定常离散控制系统 m n a0c k n a1c k n 1 an 1c k 1 anc k b0r k m b1r k m 1 bm 1r k 1 bmr k r 输入采样序列 c 输出采样序列总结 1 2 线性系统具有齐次性 叠加性 3 非线性控制系统 系数与变量有关 2 dy t y t dy t y2 t r t dt2 dt 按控制方式
8、开环控制 闭环控制 复合控制按元件类型 机械 电气 机电 液压 气动 生物 按系统功用 速度控制系统 压力控制系统 温度控制系统 位置控制系统按参掘量的变化规律 恒值控制系统 随动控制系统 程序控制系统 线性系统一一系统巾所有元件的特性都是线性的 按系统性能 非线性系统 定常 时不变 系统一系统阳和参数不随时阳时变系统 连续系统一系统分信号随着时叫变化 离散系统 确定阳一本课程只涉及确定阳不确定性系统 石群课件 z 1 4对自动控制系统的基本要求J稳定性由系统结构决定 J快速性动态 暂态 特性 J准确性静态 稳态 特性 典型外作用 信号 1 阶跃信号 2 斜坡信号 3 脉冲信号 4 正弦信号
9、回顾 1 阶跃响应 2 冲激响应 3 正弦响应 4 八一拆分 1 5自动控制系统的分析与设计工具JMatlab 草稿纸式编程语言 良好的人机界面 结论可做一定等级的理论论据 Simulink工具箱 第一章作业 1 思考题 1 1 讨论液位自动控制系统原理图 方框图2 判断系统类型 1 10 SMQ2if液位自动控制系统 电位器减速器 电动机 浮子 用水开关 Q1 c 1 思考题原理图 方框图 1 1 控制器 浮子 杠杆 电位器 伺服电动机 与减速器 阀门 水箱 给定液位 实际液位 Q1 Q2 2 判断系统类型 1 10 r入 c出 dt2 2 c t 5 r2 t tdr t 非线性时变系统
10、dc t 3dc t 6dc t 8c t r t dt2 2 dt3 3 dt 线性定常系统 tdc t c t r t 3dr t dtdtc t r t cos t 5 线性时变系统 非线性时变系统 5 r d c t 3r t 6 t dt dr t c t r2 t r t c t 0 t 6t 6 线性定常系统 非线性定常系统 线性延迟系统 第二章控制系统的数学模型 2 1控制系统的时域数学模型2 2控制系统的复域数学模型2 3控制系统的结构图与信号流图2 4控制系统建模实例 2 1时域数学模型1 电容 2 电感 3 弹簧弹性力F kx k vdt dt i t Cduc t c
11、预备知识 C u t 1 i t dt c c dt u t LdiL t L iL t L uL t dt 1 v kdt 1dF 旋转阻尼器 4 阻尼器 不储存能量 吸收能 热能 平动阻尼器K 阻尼系数 dt F kv kdy F 阻尼力y 位移 dt T k kd K 阻尼系数 旋转角速度 旋转角度T 阻尼力矩 5 牛顿定律F ma dt dx v dtdt2 dvd2x a 6 电机 Raia t Ea dia t ua t La dt 电磁转矩Mm t 电枢回路电压平衡方程 电枢电压ua t 电枢电流 ia t 反电势Ea t Ce m t 与ua t 反向 电机转矩系数Cm电磁转矩
12、方程Mm t Cmia t 电动机和负载折合到电动机轴上的两个变量 J粘性摩擦系数J转动惯量Jm 电动机轴上的转矩平衡方程 电动机转速 m t 折合到电动机轴上的总负载转矩 fm t M t Jd m t f t M dt c m mm m Mc t 7 机械齿轮 转速 1 2 齿数Z1 半径 粘性摩擦系数原动转矩Mm 转动惯量负载转矩 Z2 r1r2J1J2M1M2 f1f2 Mc 齿轮传动 线速度相同 传送功率相同 齿数与半径成正比 齿轮运动方程 M1 1 M2 2 1r1 2r2 r2Z2 r1Z1 J J1 f M M f1 1 M1 Mm 2 22 dtd 2 2 d 1 dt c
13、8 测速发电机 输入 输出 u 比例系数 K 传递特性 9 运算放大器 虚短 虚断 实际运放 理想运放 u K 反相接法 同相接法 加法接法 减法接法 线性系统 重要性质 叠加原理 J齐次性 也称为均匀性J叠加性数学模型 线性定常微分方程 例如 anc t dc t dc t dc t an 1 dtn 1 nn 1 a1 0 dt dtn a bmr t dr t dt dr t dtm 1 bdr t bm 1 m 1 b1 0 dtm m 口微分方程求解 特征方程法 y yh yp 一阶 dy ay 0 dt二阶 d2y dy sn dtn n 0 s a 0 0 y Kest h a1
14、 a0y 0dt dt2 dy s a1s a0 0 2 a1 4a0 2 2 a a 4a 110 2 1 2 s j a j4a a 101 s 2 2 1 2 二阶齐次通解 0 0 0 s2t s1t yh K1e K2e st st yh K1e K2te K1cos t K2sin t yh e t 非线性模型的线性化 非线性元件 切线法 小偏差法 线性元件 泰勒级数展开 x x y f x f x df x 0 0 x0 dx x x 2 1 df x 0 2 dx2 2 x0 当 x x0 很小时 x x y y f x f x df x 0 00 x0 dx y K x 二阶泰
15、勒级数展开 二阶小偏差线性化y f x1 x2 x x2 x20 x1 x10 f x10 x20 x x 2 x 1 1020 1020 x f x f x2 x20 x x x x 2 2 f 1 f 2 x2 10 1 x10 x20 12 2 110 x10 x20 1 2 x x x x 2 220 x2 f x10 x20 2 2 略去2阶及更高阶 y K1 x1 K2 x2 线性化增量关系 运动的模态 n阶微分方程 n个特征方程根 无重根 模态 振型 e 1t e 2t e nt 齐次通解 多重根 模态 振型 te t t2e t 1 2 n y t ce 1t ce 2t ce
16、 nto12n 运动的模态 n阶微分方程 n个特征方程根 共轭复根 共轭复模态 振型 e j t 实函数模态 齐次通解y ce tsin t ce tcos t12 j e j t e tsin t e tcos t 口拉普拉斯变换 J 1 线性性质F1 s L f1 t F2 s L f2 t L af1 t bf2 t aL f1 t bL f2 t aF1 s bF2 s 0 stf t edt F s L f t 拉普拉斯变换 时间域 复频域 补充知识 口拉普拉斯变换J 2 微分定理 F s L f t L df t sF s f 0 dt L df t s2F s sf 0 f 0 dt2 2 L df t snF s sn 1f 0 sn 2f 0 f n 1 0 dtn n f 0 f 0 f n 1 0 0 L df t snF s dtn n 口拉普拉斯变换J 3 积分定理F s L f t 11L f t dt F s f 1 0 ss f 1 0 1f 2 0 s f t dt 2 1F s 1s2s2 L f 1 0 1f n 0 s 11L f t dt n
