天津大学812 自动控制原理 第1章 自动控制的一般概念课件

自动控制原理一、主要内容学习经典控制的基本理论和基本方法，重点学习线性控制系统的基本理论和基本方法。主要内容包括：控制系统的数学模型、控制系统的时域分析法、控制系统的根轨迹法、控制系统的频域分析法、控制系统的常用校正方法等。视情况增加执行器、离散控制系统基本知识二、所需相关知识电子学模拟部分、拉普拉斯变换、复变函数、MATLABFORWINDOWS语言等。三、教材及参考文献[1]胡寿松等，《自动控制原理》，科学出版社，第5版，2007[2]杨文敏等，《MATLAB高级语言在控制工程中的应用实验指导书》，1998；[3]施阳等，《MATLAB语言工具箱—TOOLBOX实用指南》，西北工业大学出版社，1999；四、教学安排

讲课48课时，实验8课时第一章自动控制的一般概念（4课时）第二章控制系统的数学模型（8课时）第三章线性系统的时域分析法（10课时）第四章线性系统的根轨迹法（6课时）第五章线性系统的频域分析法（10课时）第六章线性系统的校正方法（10课时）第一章控制系统的一般概念1-1 自动控制的基本原理与方式一、什么是自动控制

指在没有人的直接参与下，利用外加设备或装置（控制装置或控制器）使机器、设备或生产过程（被控对象）的某个工作状态或参数（被控量）自动地按照预定的规律运行。如：恒温控制、温度曲线控制、导弹自动寻敌系统、直流稳压电源等。二、自动控制理论的发展古典控制理论：17世纪反馈调节器（如瓦特发明的蒸汽机飞球离心调节器）--

1868年系统稳定性代数判据（马克斯威尔、数学家劳斯及赫尔维茨）--二战期间，奈奎斯特提出了频率响应理论--1948年，万斯提出根轨迹法。

特点：以传递函数为基础，主要研究单输入—单输出、线性定常系统的分析和设计问题。现代控制理论：发展于20世纪60年代初期。特点：主要研究具有高性能、高精度的多变量变参数系统的最优控制问题。采用以状态为基础的时域方法。模糊控制技术：发展于20世纪80年代，基于模糊数学、模糊推理方法

三、反馈控制原理反馈：系统输出量送回到输入端，与输入信号相比较产生偏差信号的过程。利用反馈进行控制的系统称为反馈控制系统。如温度调节器：输入量r（参考输入）：输入到控制系统的指令信号；主反馈b:与输出成正比或某种函数关系，量纲与输入相同；偏差e：等于参考输入与主反馈之差；控制环节Gc：接受偏差信号，经转换与运算产生所需的控制量；控制量u：来自控制环节，作用于控制对象的信号；扰动n：不希望的影响输出的一些信号；被控对象G0：接受控制量，输出被控制量；输出c：反馈控制系统的被控制量；反馈环节H：将输出转换为主反馈信号的装置；比较环节：获得参考输入与主反馈信号之差；

Ud为反向电动势，与转速成正比；有

当时，有从而消除了负载电流对转速的影响。画框图步骤

1、确定系统输出量（被控量）为系统的最终输出

2、确定被控对象被控量的载体，为一独立装置；

3、确定测量环节系统通过测量元件测量被控量的环节；

4、确定输入量与被控量相对应（注意：有时输入量会通过某环节转化为易于比较的形式）；

5、比较环节测量环节的输出与输入量相比较；

6、按系统信号传递的顺序确定其它环节（控制器、执行器等）；也可从被控对象开始，考察各环节的控制量和输出量，从右到左逐一确定；

二、电阻炉微计算机温度控制系统P10

三、P17习题1-4水温控制器1-3自动控制系统分类按控制方式：1、开环控制2、闭环控制3、复合控制按系统性能可分为：线性系统和非线性系统；连续系统和离散系统；定常系统和时变系统；确定性系统和不确定性系统；按输入量变化规律：1、恒值控制系统2、随动控制系统3、程序控制系统恒值控制系统：输入量为一常量，要求输出量等于常量。系统分析、设计的重点是研究各种干扰对被控对象的影响以及抗扰动的措施随动控制系统：输入量是预先未知的随时间变化的函数，要求被控量以尽可能小的误差跟随输入量变化。系统分析设计的重点是被控量跟随的快速性和准确性。如果被控量是机械位置或速度，则称为伺服系统。程序控制系统：输入量是按预定规律随时间变化的函数，要求被控量快速、准确复现。如温度曲线控制器。1-4对自动控制系统的基本要求一、基本要求：稳定性、快速性和准确性，即稳、快、准。稳定性：保证系统正常工作的先决条件。被控量偏离期望值后，