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* §1.4 对控制系统性能的基本要求 理想控制系统: c(t) = r(t) 输出变化（被控量）是对输入变化（给定量）的理想跟踪. 实际系统: （惯性系统）作不到理想跟踪。有响应过程，有控制偏差调节过程, 表现出不同的动态性能（控制特性）。 因此，需要对实际控制系统的控制特性作出评价，建立用 于评价的性能指标。 * 一般来说：系统未加入激励（输入信号）时，系统处于静 态。当系统加入激励（输入信号）后，系统就开始了响应过 程 —— 动态过程。 动态过程可以分为暂态过程和稳态过程。 ? 稳态过程 —— 暂态过程之后，系统进入稳态过程。稳 态下，系统的响应波形与输入波形相同，但是存在不同程度 的误差。 ? 暂态过程 ——系统输出从一个平衡状态变化到另一个平衡状态要经历一个过渡性过程，称其为暂态过程(过渡过程)。 当输入变化时,反馈引起偏差, 经过反馈调节作用,最终输出进入新的平衡状态。 控制系统的响应过程 * 对控制系统性能的要求可归结为三个方面： 稳定性好 两层含义：不会发生自激振荡、有足够的稳定裕量。 稳定性是系统的固有特性（取决于系统本身的结构及参数）。 不稳定系统的输出是不能趋于希望值的。 实用的控制系统必须是稳定的，否则系统不能正常运行，甚至造成系统损坏和事故。 稳定性是自动控制系统的最基本要求。 * 系统受外作用力后,其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力。 稳定性： 如果系统受外作用力经过一段时间，其被控量达到某一稳定状态，则系统是稳定的。 否则为不稳定的。 稳定系统的动态过程 r(t) t 0 c(t) 1 r(t) c(t) 不稳定系统的动态过程 (a) 给定信号作用 c(t) (b) 扰动信号作用 d(t) t 0 c(t) r(t) t 0 c(t) r(t) c(t) d(t) 不稳定的系统是无法正常工作的 * 2 快速性好（暂态特性） 快速性是指暂态响应（过渡过程）的时间长短。 通过过渡过程时间长短表征。时间越短，表明快速性越好，反之亦然。 r(t) t 0 c(t) r(t) c1(t) c2(t) 快速性表明了系统输出对输入响应的快慢程度 * 3 准确性高（稳态特性） 准确性是系统在稳态下被控量和给定量之间的偏差程度。 稳态误差越小，准确性越高。理想系统的稳态误差为零。 由输入给定值与输出响应的终值之间的差值ess大小表征。 r(t) t 0 c(t) r(t) c(t) ess * 有差系统（图a） 若稳态误差不为零，则系统称为有差系统 无差系统（图b） 若稳态误差为零，则系统称为无差系统。 * 稳定性、快速性和准确性往往是互相制约的。在设计与调试的过程中,若过分强调某方面的性能,则可能会使其他方面的性能受到影响。 根据工作任务的不同,分析和设计自动控制系统，使其对三方面的性能有所侧重 ，并兼顾其它。 关于控制系统性能指标的具体定义和计算方法将在后面相关章节专门讨论。 * §1.5 自动控制理论发展简介 自动控制理论源于早期人们对负反馈的应用和研究. ■ 1788年瓦特运用反馈原理设计了蒸汽机用的离心式飞锤调 节器. ■ 1868年Maxwell发表了”论调速器”论文. ■ 1948年N.winer出版著作, 奠定了控制论基础. 《Cybernetics or Control and Communication in the Animal and Machine》 ■ 1954年钱学森出版《工程控制论》奠定了工程控制论基础, 发展了控制科学与工程。 * 控制理论发展的三个阶段: 一. 经典控制论发展阶段 针对SISO系统的分析和设计问题. 三大分析方法: 时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法. * 二. 现代控制理论发展阶段（60年代以来） 主要针对多变量、非线性、时变等问题产生了以状态空间法为核心的现代控制理论。 随着自动化技术的发展，提出了最优控制、鲁棒控制、自适应控制等。 * 三. 智能控制理论发展阶段 针对大系统、复杂系统的柔性和更高的自主性要求,模拟人脑的思维, 产生了专家控制、模糊控制