《第一章 自动控制系统概述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一章 自动控制系统概述（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、党晓圆,自动控制原理,课程类型：专业基础必选理论学时：64 实验学时：8课程设计：24,考核方式,本课程考核为期末闭卷笔试、实验课成绩和平时考核相结合。学生的课程总评成绩由平时成绩（占20%）、实验课成绩（20%）和期末考试成绩（占60%）三部分构成。,用到的知识：,电机拖动、模拟电路、 信号与系统、复变函数,学习重点,1、自动控制系统分析： （1）实际控制系统的数学建模（传递函数）； （2）线性连续系统在时域、频域、复频域中的 分析方法；2、自动控制系统设计和校正： （1）线性连续系统设计； （2）线性连续系统校正；,第一章 自动控制系统概述,目的 对学科有一个初步的概念上的了解，懂得其重要
2、性,引起学习兴趣，了解恰当的学习方法。,内容掌握控制系统的基本概念及基本术语掌握控制系统的基本结构掌握对控制系统的一般要求了解控制理论的发展,1.1 引 言,自动控制 在没有人的直接参与的情况下，利用控制装置使被控对象的特性自动地按照预先规定的规律运行或使它的某些参数按预定的要求变化。,自动控制系统,自动控制系统举例,自动控制原理,是自动控制学科的基础理论，是研究各类控制系统共性的一门技术基础科学。 研究一般规律 提供基本方法一种思想方法,1.2 开环控制与闭环控制,开环控制 引例：,结构图：,缺点：自身没有能力根据系统的输出量来修正控 制量的的数值，控制精度取决于器件精度， 系统抗干扰能力差
3、,特点：控制量与输出量之间仅有前向通路，信号 的传递是单方向的，输出对输入没有影响.,人工闭环系统,如何用装置来替人？,闭环控制 引例：,结构图：,功率放大,电动机,反馈元件,-,-,-,功率放大,电动机,-,反馈元件,功率放大,电动机,-,特点：不仅有从输入至输出之间前向通路，同时具有从输出返回至输入端的信号传递通道。信号的传递构成闭合回路.,优点：控制精度高，系统抗干扰能力强.,1.3 自动控制与自动控制系统,自动控制中的常用术语,被控对象,被控量,反馈量,给定量,控制量,扰动量,1.3.1 自动控制系统的组成,自动控制系统的基本结构,根据控制系统的结构分类 开环控制 闭环控制 扰动控制
4、复合控制,1.3.2 自动控制系统的分类,根据给定参考输入信号分类,恒值控制系统,随动控制系统,给定值不变，克服干扰,给定值为未知的时间函数,根据系统数学性质分类,线性系统非线性系统,是否满足叠加定理,连续时间系统 离散时间系统,根据时间信号的不同方式分类,根据控制对象端口信号数量来分类,SISO系统 MIMO系统,1.3.3 自动控制系统的基本要求及本课 研究的内容,自动控制系统的基本要求：必须稳定的,响应动作要快,动态过程平稳,跟踪值要准确,研究的内容,系统分析系统综合（系统设计，校正）,1.4 自动控制理论的发展,早期：朴素的控制思想应用,我国古代的弓箭,蒸汽机的速度控制（200多年前）
5、,美国MIT的N. Wiener于1948发表控制论(Cybernetics)，标志着控制论学科的诞生。,经典控制理论发展阶段,频率分析法和根轨迹分析法，构成了经典控制理论的基础。,数学工具：主要是线性微分方程和基于拉普拉斯变换的传递函数。研究对象：基本是单输入单输出系统。典型成果：雷达高炮跟踪系统，轧钢机控制系统，液压伺服系统等。,现代控制理论发展阶段,数学工具：主要是状态空间法研究对象：研究对象更为广泛。如线性系统与非线性系统、定常系统与时变系统、多输入多输出系统、变量耦合系统等。典型成果：空间技术、军事技术、多方面的工业技术,智能控制理论发展阶段,70年代至今，基于人脑的思维、学习、推理
6、决策功能研究与发展的，是当前控制理论学科研究的前沿领域(理论上未出现划时代的进展)。,主要研究方向：自适应控制理论、模糊控制理论、人工神经元网络、浑沌理论研究等。 主要研究成果：各种自动设计系统，神经计算机，机器人控制系统，模式识别，人工推理机等。,我国历史和现状,我国起步晚，在现代科学史上没有占据一席之地，1954年钱学森创立并引入工程控制论，80年代普遍开展教学和研究，但基础工业落后，以原料到生产，各方面落后，从自动化的材料、元件、系统和技术各方面都与发达国家有较大差距。,30,小 结明确什么叫自动控制，正确理解被控对象、控制装置和自控系统等概念。了解自动控制理论发展的四个主要阶段。明确系统常用的分类方式，掌握各类别的含义和信息特征 明确对自控系统的基本要求，正确理解三大性能指标的含义。,31,预备知识,复变函数：Laplace变换（拉氏变换）, Z变换常微分方程解法：Laplace变换和反变换电路理论基本的电子学和力学知识,
