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1、 教材与参考书：现代控制系统现代控制系统(第八版第八版)Richard C. Dorf Robert H. Bishop著著;谢红卫等译谢红卫等译;高等教育出版社高等教育出版社自动控制原理（上，下）自动控制原理（上，下）吴麒，清华大学出版社吴麒，清华大学出版社自动控制原理（上，下）自动控制原理（上，下）黄家英，东南大学出版社黄家英，东南大学出版社自动控制理论新编教程自动控制理论新编教程张汉全等，西南交通大学张汉全等，西南交通大学第一章绪论第一章绪论1.1自动控制简史1.1自动控制简史1.2自动控制系统1.2自动控制系统1.3控制系统设计概论1.3控制系统设计概论1.1自动控制简史1.1自动控制
2、简史1769年年James Watt蒸汽机离心调速器蒸汽机离心调速器时 域 分 析 法1868年年J.C.Maxwell反馈反馈1892年年 A.M.Lyapunov稳定性判据代数判据稳定性判据代数判据1877年年E.J.Routh 1895年年A.Hurwitz1927年年H.S.Black 反馈放大器反馈放大器1932年年H.Nyquist稳定性判据稳定性判据1945年年 H.W.Bode 对数坐标图对数坐标图1948年年 W.R.Evans 根轨迹法根轨迹法经典经典(古典古典)控制的理论基础控制的理论基础频率分析法频率分析法根轨迹分析法根轨迹分析法时域分析法时域分析法古典控制理论有三个严
3、重的局限性：限于线性定常系统限于线性定常系统限于单输入单输出系统限于单输入单输出系统只提供分析方法而不是综合方法只提供分析方法而不是综合方法1954年R.Bellman 动态规划理论动态规划理论1956年Pantriagin极大值原理极大值原理1960年R.E.Kalman最优控制与最优滤波最优控制与最优滤波 现代控制理论的新发展现代控制理论的新发展线性系统理论最优控制理论动态系统线性系统理论最优控制理论动态系统辨识辨识辨识自适应控制辨识自适应控制大系统理论大系统理论大系统理论大系统理论说明：说明：七十年代所说的七十年代所说的“现代控制理论现代控制理论”，主要指六十年，主要指六十年建立的以最优
4、化理论为核心的状态空间法。而现在，建立的以最优化理论为核心的状态空间法。而现在， 应包括近三十多年的新理论。应包括近三十多年的新理论。现代控制理论与经（古）典控制理论并非截然分现代控制理论与经（古）典控制理论并非截然分开，毫无联系的，经典理论也并不是过时的，现在已开，毫无联系的，经典理论也并不是过时的，现在已 无用处的理论。无用处的理论。1.2自动控制系统1.2自动控制系统自动控制自动控制在没有人直接参与的情况下，通过 控制器使被控对象或过程按照预定的 规律运行。自动控制系统自动控制系统能够实现自动控制任务的系统。一一.自动控制的基本方式自动控制的基本方式1. 开环控制开环控制控制器控制器受控
5、对象受控对象输入量输出量控制量扰动直流电动机转速开环控制系统直流电动机转速开环控制系统2. 闭环控制闭环控制引入负反馈引入负反馈控制器控制器受控对象受控对象输入量输出量控制量输入量输出量控制量扰动扰动测量元件测量元件-直流电动机转速闭环控制系统直流电动机转速闭环控制系统二二. 对控制系统的基本要求对控制系统的基本要求稳定：有一定的稳定裕量。符合要求的动态响应特性。满足要求的稳态响应（静态精度）。稳定：有一定的稳定裕量。符合要求的动态响应特性。满足要求的稳态响应（静态精度）。三三. 控制系统研究的内容控制系统研究的内容系统分析系统分析系统综合系统综合1.3控制系统设计概论1.3控制系统设计概论1
6、.确定控制系统目标; 2.确定要控制的系统变量; 3.给定各变量的设计指标,即控制要求; 4.确定系统结构,选择执行机构;1.确定控制系统目标; 2.确定要控制的系统变量; 3.给定各变量的设计指标,即控制要求; 4.确定系统结构,选择执行机构;设计步骤设计步骤:输入预 期输出实际 输出传感器传感器反馈偏差-执行机构执行机构被控对象被控对象测量输出控制器控制器5.建立控制对象、传感器、执行机构的模型; .建立控制器模型，选择关键待调参数； .优化系统参数，分析系统性能，如果性能满足 规范要求，则设计工作结束，否则返回，重新确 定系统结构和选择执行机构。5.建立控制对象、传感器、执行机构的模型;
7、 .建立控制器模型，选择关键待调参数； .优化系统参数，分析系统性能，如果性能满足 规范要求，则设计工作结束，否则返回，重新确 定系统结构和选择执行机构。例：转盘速度控制系统例：转盘速度控制系统无反馈无反馈有反馈有反馈例：磁盘驱动读取系统例：磁盘驱动读取系统.确立控制目标磁盘驱动器读取装置的目标 是要将磁头准确定位,以便正确读 取磁盘磁道上的信息。磁盘驱动器读取装置的目标 是要将磁头准确定位,以便正确读 取磁盘磁道上的信息。.确定控制变量要精确控制的变量是磁头(安 装在一个滑动簧片上)的位置。要精确控制的变量是磁头(安 装在一个滑动簧片上)的位置。. 初步确定各变量的初始设计指标磁盘旋转速度在磁盘旋转速度在1800转转/分和分和7200 转转/分之间分之间,磁头在磁盘上方不到磁头在磁盘上方不到 100nm的地方的地方“飞行飞行“,位置精度指标 初步定为位置精度指标 初步定为1m;如有可能如有可能,我们还要进 一步做到使磁头由磁道我们还要进 一步做到使磁头由磁道a移动到磁道移动到磁道b 的时间小于的时间小于 10ms 。.初步确定系统结构该闭环系统利用电机驱动磁头臂 到达预期的位置。该闭环系统利用电机驱动磁头臂 到达预期的位置。
