自动控制的一般概念3学时

1、自动控制理论(一),自动化学院 陈明杰. Aug. 2008,课程介绍,64学时，4学分，必修课 课堂授课，课后作业加实验 期末闭卷考试,教材,自动控制原理 胡寿松 科学出版社(第五版) 2007,参考资料,自动控制原理 李文秀 哈尔滨工程大学出版社 2001 自动控制原理 李友善 国防工业出版社(修订版) 1989,课程内容,第1章 自动控制的一般概念 第2章 控制系统的数学模型 第3章 线性系统的时域分析法 第4章 线性系统的根轨迹法 第5章 线性系统的频率分析法 第6章 线性系统的校正方法 第8章 非线性控制系统分析,要求,记笔记 做作业,交通工具,自动控制到底有什么用？,机电设备,自动

2、控制到底有什么用？,学完这门课程后，你可以获得什么知识或者能力？,1. 什么是自动控制？ 定义，基础理论 2. 自动控制具有什么好处和特点 分析方法 3. 如何实现自动控制？ 设计与实现,课程内容,第1章 自动控制的一般概念 第2章 控制系统的数学模型 第3章 线性系统的时域分析法 第4章 线性系统的根轨迹法 第5章 线性系统的频率分析法 第6章 线性系统的校正方法 第8章 非线性控制系统分析,第一章 自动控制的一般概念,自动化学院. 陈明杰 Sep. 2008,本章主要内容,自动控制的基本原理与方式 自动控制系统的组成 自动控制系统的分类 自动控制系统的要求,例：汽车的人工方向控制,控制任务

3、：,例：储水槽的液位人工控制,控制任务：储水槽液位稳定不变,人工直接参与 和 自动控制,自动控制定义,(P1，第一自然段)在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（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。,经典控制理论和现代控制理论的对比, 自动控制系统,（P2）为了实现各种复杂的控制任务，将被控对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机总体的系统。 或者通过控制器使被控对象按照预定的规律运行的系统。,2. 反馈控制原理,(P2中间1段) 在反馈控制系统中，控制器对被控对象施加的控制作用，是取自被控量的反馈信

4、息； 而反馈信息则用来不断的修正被控量与输入量之间的偏差，从而实现被控对象进行控制的目的 。,例: 液位控制系统,电路,齿轮组 (放大,比较),方框（块）图,为了便于分析并直观的表示系统各个组成部分间的相互影响（关系）和信号传递关系，一般采用方框（块）图表示 。,例: 液位控制系统,电路,齿轮组 (放大,比较),上节要点回顾,理解自动控制 掌握自动控制系统及其组成 掌握典型自动控制系统的原理 反馈控制原理 学会自动控制系统的方框图表示,1. 自动控制系统,为了实现各种复杂的控制任务，将被控对象和控制器按照一定的方式连接起来，组成一个有机总体的系统。,被控对象,控制器,自动控制系统,2. 反馈控

5、制原理,(P2)在反馈控制系统中，控制器对被控对象施加的控制作用，是取自被控量的反馈信息； 而反馈信息则用来不断的修正被控量与输入量之间的偏差，从而实现对被控对象进行控制的目的。,3. 方框（块）图表示,为了便于分析并直观的表示系统各个组成部分间的相互影响（关系）和信号传递关系，一般采用方框（块）图表示 。,例: 液位控制系统,电路,齿轮组 (放大,比较),1. 控制任务：,例:人取书的反馈控制过程,2. 被控量：,4. 控制器：,3. 被控对象：,人手的位置达到书的位置,人手的位置,人手或者手臂,人的大脑+人的眼睛,5. 根据控制系统的原理，绘制方框图。,例:人取书的反馈控制过程方框图,问题

6、：,是不是所有的自动控制系统都是基于反馈控制原理的？还有其他控制方式的自动控制系统？ 是不是所有的自动控制系统都具有反馈？,自动控制系统基本控制方式,开环控制 闭环控制 复合控制,1. 开环控制（系统）,系统输出端和输入端之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影响。,被控对象,例：开环直流电动机转速系统,生活中的开环控制实例,2. 闭环控制（系统）,系统输出端与输入端存在反馈回路，即输出量对控制作用有直接影响的系统。,例：闭环直流电动机转速系统,例：飞机自动驾驶仪系统,控制任务： 保持飞机 俯仰角不变,给定电位器,反馈电位器,开环控制和闭环控制特点对比,闭环控制,开环控制,特点 对比,

7、元件精度 要求,有无 反馈,抗干扰 能力,适用 场合,有,无,高,低,差,强,系统结构 参数稳定， 扰动信号 较弱,没有要求,3. 复合控制(系统),开环控制和闭环控制相结合的系统。,被控对象,结论：自动控制系统基本控制方式,开环控制（顺馈） 闭环控制（反馈） 复合控制（反馈+顺馈）,例:炉温控制系 统给定元件,炉温控制系统方框图,例: 液位控制系统执行元件,电路,齿轮组 (放大,比较),图1-5 反馈控制系统基本组成,完整的反馈控制系统的基本组成,开环控制 反馈控制(闭环控制) 复合控制,按 控 制 方 式,1-4 自动控制系统的分类1,按 被 控 量 变 化 规 律,自动控制系统的分类2,恒值控制系统（自动镇定系统）,随动系统（自动跟踪系统）,程序控制系统,自动控制系统的分类3,按系统中是否含有非线性元件,线性系统 非线性系统,按系统参数是否随时间变化,定常系统 时变系统,按信号的连续性,连续系统 离散系统,按输入输出变量的多少,单变量系统 多变量系统,1-5 对自动控制系统的基本要求,稳 基本要求 快 动态要求 准