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1、第一章 自动控制系统的概论基本要求：了解控制理论发展史、自动控制定义、基本控制方式：开环控制、闭环（反馈）控制及复合控制。掌握闭环控制系统基本组成、 分类和性能要求（稳定性、快速性、准确性）。第一章自动控制系统概论1.1自动控制系统的组成、分类和发展开环系统例：直流电动机调遠系统闭环系统;负反馈：构成按偏差调节的闭环系统反映了控制童与被控制董相互间的矛盾,动静性能得到提高.例J直流电动机调遠系统控制星；叫r =用他-附偏差信号匸丐-气搜偏差调节*皿t *処t ffi；严J1 *叫4-*界J控制理论的发展:1经典控制理论（工业控制理论）40-50年代形成SISO系统基于：二战军工技术目标：反馈控
2、制系统的镇定基本方法：传递函数，频率法，PID调节器（频域）2现代控制理论60-70年代形成 MIMO系统基于：冷战时期空间技术，计算机技术 目标：最优控制基本方法：状态方程3智能控制技术90年代开始发展专家系统模糊控制神经网络4正在发展的各个领域 自适应控制 大系统理论H 鲁棒控制非线性控制（微分几何，混沌，变结构）第一章 自动控制系统概论1.2 “自控原理 ”课程的特点和要求自动控制原理 是自动化、 电气工程与自动化等专业的专业基础课。 该课程需要一定的工程背景， 利用数学知识较多。 它主要研究自动控制 系统的基本概念、 数学模型的建立及方块图等效变换。 针对控制系统的 基本要求，利用时域
3、分析法、根轨迹法和频域法分析和设计控制系统。 通过该课程的学习， 要求学生系统地掌握自动控制系统的基本理论和基 本方法， 培养学生理论联系实际的能力， 为专业课和工程实践打下坚实 的基础第二章 数学模型基本要求：了解数学模型的概念和分类， 掌握自动控制系统动态方 程的建立及非线性控制系统的线性化， 重点掌握传递函数和结构图的概 念及结构图等效变换法则。第二章 数学模型2.1 传递函数与系统结构图线性系统满足叠加原理输入 u(t) 控制系统 y(t)响应(1)独立性：线性系统內各个激励产生的响应互不影响血俗戸伺(2)均匀性：保持比例因子 曲 一 cy(t)坷似+陶 一儿闵力非线性系统设单输入单输
4、出线性定常系统JR daK K_ diL R dm t R. m/? KtK dt 心匚L JRR KKri. dtvSL_ JR电磁时间常数 机电时间常数d田4-dr为两输入系统，有養加康理,设气=0 (空载)I1TaTmS2 + 几 + 1例：枢控直流电动机调速系统L JRT KeK dt +令：心_ JRJR da A+ O电磁时间常数机电时间常数IL. L R. dm t Ji. - m .R心匚血 兀匚 -童 用ToTm今讥dmdt为两输入系统，有醫加庾理,n (s)TaTmS2 + 几E + 1输入量Ur 输出量3（n） 建立数学模型：由局部（元件）-系统I*旗大器叫=K他一轉=K
5、戻G厂皿juf（s）N直流电动机K严D. T di iij = e + Jii + L di,dam - mt = J1 di吆为输入氧 创为输出童f加中间变童消去中间变童得:L JR FdT K Kri diYSLJRJR zf (9 + o K K _ di电磁时间常数机电时间常数L R dm t R. m只兀匚 di 兀匚d田4-dr为两输入系统，有養加康理,设气=0 （空载）I1TaTmS2 + 几 + 1孔测速电机uK2传递函数结构图的组成：信号线（变量），函数方框图，综合点，分支点K1乔1Ts + 1五创十少十1传递函数结构图：子方框图系统结构图既保留子系统的原貌，又反映系统的结构
6、典型环节的传递函数比例环节积分环节惯性环节（一阶）振荡科（网微分环节（一阶）延时环节非线性环节的处理结构图的变换和简化：（按代数运算规则，原则：保持变换前后输入输出关系不变）1,串联2并联3,负反馈测量元件开环传谨函魏；Go= G卿闭环传违函数:G(s)G?(s) + GJS)Gp(S)r(S)当风时，为单位反馈系统，此时Wigf对扰动输入的传爲函数:4节点移动例：求传递函数 试探：从输入到输出，先元件后联出系统测量元件开环传谨函魏:Go= G加G紂FQ)G(s)G(s)G(s)G/S)F(s)当猊“勻时，为单位反嘖系统，此时Wigf对扰动输入的传爲函数:础何一W肌4$何尸何例：求传递函数测量
7、元件开环传谨函魏；G&= G妙炉F闭环传违函数:G(s)G?(s) + GJS)Gp(S)r(S)当风时，为单位反馈系统，此时Wigf肘扰动输入的传翅函数:例：求传递函数测量元件开环传谨函魏；G&= G妙炉G(s)G?(s) + GJS)Gp(S)r(S)当风时，为单位反馈系统，此时Wigf肘扰动输入的传翅函数:闭环控制系统的基本结构测量元件开环传谨函魏；G&= G妙炉F闭环传违函数:G(s)G?(s) + GJS)Gp(S)r(S)当风时，为单位反馈系统，此时Wigf肘扰动输入的传翅函数:第二章数学模型2.2信号流图及Mason公式例 1： %2=a2xl方框图信号流图例2：开尹1內+护3兀
8、尹1辛1+/无吃+33勺可输入节点兀4 输出节点也令中间节点混合节点）由方框图到信号流图， 有些中间变量可以不表示出来 ，如丨1。有些中间变量（位于综合点前，有输出）必须表示出来，如 E和E，用单位增益 支路将它 们分开。 G/Mason 公式： Q = JK A.? G从输入节点到输出节点的总增益? = 1 羽+九aLb -汕丄土丫+（系统传递函数）Li个回路的总增益L aLb两两互不接触的回路的总增益L在土 Y 三个互不接触的回路的总增益? G0V(x) 0正定系统不稳定V(x) = 0系统稳定，但不是渐近稳定V(x) W 0负半定（不恒为零）渐近稳定X. = Xx - X/X(x4- X：)Xx = - x( - x/x,1 + xl)兴v(x )Q（寻找合适的Lyapunov函数F（x虚一个间题.） 试探法：设 V（x） = x； + x： x V(x) = 2x( x.+ 2xx xx = 2xlx1 - &(x： + x：) + 2xx- x, - xx(x + x：) =-2(x,x + xxx)0故系统稳定对一般的系统Lyapuno*判据是充分的，但不是必要的。 如果找不到合适的F（x）或农环定，则不能判断系统的稳定:性。3,Lyapunov直接法用于线性定常系统线性定常系统：二血Lyapunov 函数：V(x)= px 11V(x) = xr px + xr
