第1部分自动控制一般概念

自动控制原理第一部分自制的一般ThebasicconceptionofAutomatic科技英经典控制理论classicalcontroltheory现代控制理论moderncontroltheory被控对象controlledobjective反馈feedback控制理论control控制控制系统control 制系统的类型，以及对控制系统的基本 历史的回18世纪，JamesWatt为控制蒸汽机速度设计的离心调节1884年，E.J.Routh提出了有关线性系统稳定性的判 历史的回1948年，N.Wiener 以上为经典控制基于时域分析的0 1956年， 科学家 极大值原理1957年 学者Bellman提出动态规划 他们的工作对现代控制理论的建立有着特别重要的作 控制理论的古典控制理

现代控制理以状态空间法为基主要研究多输入-多输 本部分§1.1§1.2§1.3§1.4§1.5 自动控1自动控制技术及其自动控制（Automaticcontrol）是指在没有人直接例宇宙飞船 能电池化学反应炉的温度或压力自动地维持金属切削机床的主轴自动控制的作提高劳动生产率，改善生活质量，探索未知世 2自动控自动控制理论是研究自动控制共同规律的（技术）科学在“测量偏差,修正偏差”的基础上,并且为了测量偏差,必须把系统的实际输出反馈到输入端。自动控制和人工控制的区别 控对 （人工）反馈控制的 中必须配置具有人的眼睛、大脑和功能的设备，以便用来对液位(自动)反馈控制

子子

器用水 位升到给定高度h0。应的系统输入量）比较元件—电位器（求浮子的希望位置与实位置之差） 反馈控制系统基本典型反馈控制系统基本组成可用上面的方块图表示。图中，用“○”“—”“＋”号（可省略；系统输出量经测量元件反馈到输入主。此外，还有以及由它构成的内回路。只包含单回路系统；有两个或两个以上反馈通。 基本术5.控制系反馈(闭环)控制：指控制器与控制对象之间既有顺向作用又 复合控：综较的制是差制与按动制起对扰用补置实现按扰控同再馈系按控以消其动的系要已被补偿，馈系比设控也好这种按偏差控制按动制结的制式为合控下表种偏扰电 速的复合控制统线和。1.2实飞机 电阻炉微型计算机温度控由A／D变换器将模拟量变换为数字量送入计算机，在计算机中与所设1-3动控或调节器）；2）程序控制系统；3）随动系统 d

c(t)

d

c(t) a

c(t)0

1dm r(t)

n1r(t) b

r(t)b0

1

m1 ⑵随动系统要求被控量迅速、准确地加以复现.机械加工使用的数字程序控制机床便是一例.一般,在离散系统中既有连续的模拟信号,也有离散的数字信号.因此,离散系统要用差分方程来描述.线性差分方程的a0c(kn)a1c(kn1) an1c(k1)anc(kb0r(km)b1r(km1) bm1r(k1)bmr(k式中m≤n,n为差分方程的次数,a0,a1,…,an；b0,b1,…,bm系数,r(k),c(k)分别为输入和输出采样序列 非线性这类系统就称为非线性系统.这时,要用非线性微分(或差分)非线性方程的特点是系数与变量有关,或者方程中含有变量及其导数的高次幂或乘积项,例如由于非线性方程在数学处理上较,目前对不同类型的 对自动控制系统的基本要殊要求,但在已知系统的结构和参数时,我们感的都是系统⑴稳定性稳定性是保证控制系统正常工作的先决条件.一个稳定的渐减小或趋于零.不稳定系统输出量的过渡过程随时间而增长界因素无关. ⑵快速性提出要求,一般称为动态性能,其中包括过渡过间(即快速性)和最大振荡幅度(即超调量).如对于稳定的高射射角随动系统，虽身最终能目标，但若目标变动迅速，而身目标所需过渡过间过长，就不可能⑶准确性理想情况下,当过渡过程结束后,被控量达到的稳态值(即平衡状态)应与期望值一致.但实际上,由于系统结构、外作用期望值之间会有误差存在,称为稳态误差.它是衡量控制系统控制精度的重要标志,在技术指标中一般都有具体要求. 典型外阶跃函数f(t) tR tR数便可表示为f(t)＝R·1(t)。在任意时刻t0出现的阶跃函数可表示为f(t-t0)＝R·1(t-t0)。 f(t)

t t 脉冲函数脉冲函数在现实中是不存在的，只有数学上的定义，但它正弦函数φφ自动控制课程的主要任