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1、控制工程基础,唐志国,通信工程学院自动化教研室,1,控制工程基础,教师：唐志国 单位：通信工程学院,绪论,第一讲,唐志国,通信工程学院自动化教研室,2,绪论,（一）为什么学习自动控制 （二）什么是自动控制 （三）自动控制相关概念 （四）控制系统基本要求,本讲主要内容 ：,唐志国,通信工程学院自动化教研室,3,数控机床按预定程序自动加工工件,雷达和计算机自动将导弹引至敌方目标,自动控制在工业、农业、军事、生物、医学、环境、交通、甚至经济管理中得到广泛应用。,无人驾驶飞机按预定航迹自由升降飞行,机器人广泛应用于危险环境和娱乐中,工业生产线流水作业自动完成,人造卫星准确进入预定轨道运行并回收,为什么
2、学习自动控制？,唐志国,通信工程学院自动化教研室,4,电火花线切割机,加工产品,唐志国,通信工程学院自动化教研室,5,电火花线切割机加工特点,传统的机床多采用靠模仿形；电火花线切割却采用移动的细金属导线作为电极，进行火花脉冲放电，加工成形，并配合采用水或水基的工作液，更加安全。,控制要求：按照加工要求自动控制电极丝相对工件的运动轨迹。,唐志国,通信工程学院自动化教研室,6,电视剧旗舰片段,唐志国,通信工程学院自动化教研室,7,舰炮系统工作过程,1.发现敌方靶船，雷达天线转动，时刻跟踪,2.雷达测得数据传入计算机计算,雷达系统,3.控制舰炮炮身转动，瞄准敌方靶船,4.开火！,导弹系统,唐志国,通
3、信工程学院自动化教研室,8,飞机导航系统,无人驾驶飞机,唐志国,通信工程学院自动化教研室,9,工业机器人,智能机器人,唐志国,通信工程学院自动化教研室,10,可口可乐公司生产线,唐志国,通信工程学院自动化教研室,11,可口可乐生产过程,唐志国,通信工程学院自动化教研室,12,自动控制是指在没有人直接参与情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。,什么是自动控制？,唐志国,通信工程学院自动化教研室,13,自动控制是指在没有人直接参与情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。 救援机器人
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5、扰能力差，控制精度难以保证 交通灯指挥系统、包装机等多为开环控制,扰动,唐志国,通信工程学院自动化教研室,17,什么是扰动？,扰动是一种对系统的输出产生不利影响的信号。如果扰动产生在系统内部称为内扰；扰动产生在系统外部，则称为外扰。 外扰也可以看成是系统的一种输入量。,唐志国,通信工程学院自动化教研室,18,闭环控制,系统的输出信号沿反馈通道又回到系统的输入端,构成闭合通道,故称闭环控制,或反馈控制 凡是被反馈通道包围的扰动都可受到抑制 舰炮系统、雷达导弹系统、温度控制系统等很多系统都采用闭环控制,扰动,唐志国,通信工程学院自动化教研室,19,闭环控制系统分类,恒值系统是指参考输入量保持常值的
6、系统。其任务是消除或减少扰动信号对系统输出的影响，使被控制量（即系统的输出量）保持在给定或希望的数值上。 随动系统是指参考输入量随时间任意变化的系统。其任务是要求输出量以一定的精度和速度跟踪参考输入量，跟踪的速度和精度是随动系统的两项主要性能指标。 程序控制系统是指系统的输入量是按预定规律随时间变化的函数，要求被控量迅速、准确地加以复现。,水温控制,舰炮控制,机床控制,唐志国,通信工程学院自动化教研室,20,开环控制与闭环控制的主要区别 1、信号传输通道的差别 ：开环控制系统：只有正向传输通道，闭环控制系统：有正向通道和反馈通道。 2、系统结构的差别：开环控制系统：有输入、控制量、被控对象等基
7、本部分闭环控制系统：多了比较环节和测量装置。 3、控制方式的差别:开环控制系统：有偏差靠人工控制闭环控制系统：对被控对象进行自动控制。,唐志国,通信工程学院自动化教研室,21,复合控制,复合控制就是将前馈控制与反馈控制相结合的控制,唐志国,通信工程学院自动化教研室,22,自动控制系统性能的基本要求可以归结为稳定性（长期稳定性）、准确性（精度）和快速性（相对稳定性），简写成,控制系统基本要求,稳定性是对系统的基本要求，不稳定的系统不能实现预定任务。稳定性，通常由系统的结构决定与外界因素无关。,准确性是指当系统达到稳态后，系统输出与期望输出之间的误差很小，当然越小表示系统输出跟随参考输入的精度越高
8、。,快速性是对过渡过程的形式和快慢提出要求，一般称为动态性能。,唐志国,通信工程学院自动化教研室,23,本门课程基本要求,对于一个具体的控制系统，如何从理论上按照稳准快的标准定性的分析和定量的计算。,自动控制系统性能的基本要求可以归结为稳定性（长期稳定性）、准确性（精度）和快速性（相对稳定性），简写成,根据对系统性能稳准快的要求，如何合理地设计校正装置，使系统满足技术上的要求。,唐志国,通信工程学院自动化教研室,24,下列三国杀人物在受到杀所导致的伤害时，成功发动的技能都属于反馈吗？,反馈：可以立即从对你造成伤害的来源处获得一张牌,A,奸雄：可以立即获得对你造成伤害的牌,B,C,D,刚烈：你每受到一次伤害，可进行一次判定：除非结果为红桃，否则目标来源须进行2选1，弃两张手牌或者受到你对其造成的一点伤害。,恩怨：你每受到一点伤害后，可令伤害来源交给你一张手牌，否则其失去一点体力,唐志国,通信工程学院自动化教研室,25,参考书： 1.韦子枝 控制工程基础 校内讲义 2.胡寿松 自动控制原理 3.杜继宏 控制工程基础,唐志国,通信工程学院自动化教研室,26,下一章预习内容： 1.微分方程极其解法 2.傅里叶级数相关知识,
