自动控制原理 第1章49949.pptVIP

* 《自动控制理论基础》 第一讲 第1章 自动控制理论简介 1-1 概述 自动控制理论主要分为二大部分： 经典控制理论 现代控制理论 经典控制理论主要用于研究： SISO线性定常系统的分析和综合； 使用了两种基本方法：频域法和根轨迹法； 分析方法一般是间接的：即从时域到频域； 综合方法一般采用试探法,很难求得最优解。 现代控制理论主要用于研究： MIMO系统、时变系统、非线性系统的分析和综合； 分析方法是直接的,即采用时域的状态空间 分析法； 能够得到最优解。 1-2 开环控制和闭环控制 一、开环控制系统 输入量 被控对象 控制器 输出量 控制量 开环控制只存在控制器对被控对象的正作用，而无反馈作用。 二、闭环控制系统 控制器 被控对象 测量元件 输入量 + - 输出量 利用负反馈构成闭环系统，能提高系统跟踪给定的能力，减小系统的误差。 例1：直流电动机控制系统分析。 =Const E + _ + _ 电动机 测速机 I 其中： 为电动机结构系数 (在磁通不变时， Ce =Keφ, Ke为电动机电势系数)。 在系统开环时：若ur=6.1v u=150v R=0.5? (1)当 I=0（空载） n=1500转/分 伏.分/转 (2)当I=30A，则 n I 0 1500 1350 30 =1350转/分 此时，转速下降了很多。 E + _ + _ 电动机 测速机 I 当系统闭环后，则空载时测得： n=1500转/分 = 6V u =150V 若加载后，I=30A，问此时n=？ 而 解出：n=1497转/分 当通过负反馈构成闭环系统后，随着负载的增加，转速下降很少，说明闭环后，系统的负载能力和跟踪精度得到极大的提高。 例2：如下图所示为调速系统的方框图，图中 。当输入电压为10V时，试求输出的希望值。 + - 放大器 电动机 转速计 1-3 自动控制系统的分类 一、按输入信号的特征分类 1、恒值调节（自镇定、自动调整）系统 系统的输入（给定 set point）保持为常值. 例如：空气调节控制系统 2、随动系统 系统给定（sp）总是不断变化. 例如：调速系统（电梯控制系统） 二、其他分类 1、线性系统与非线性系统 若系统的动态特性方程能用线性微分方程来描述，则是线性系统，否则是非线性系统。 2、连续系统与离散系统 连续系统：系统中各元件的输入/输出关系均是时间t的连续函数的系统。 离散系统：系统各部分的信号均以脉冲序列或数码的形式传递的系统。 3、定常系统与时变系统 4、SISO系统与MIMO系统 1-4 控制系统的设计原则 一、对控制系统的一般要求 1、稳定性 绝对稳定是任一控制系统能否实际工作的必要条件 控制理论给出了判断系统稳定性的方法，并指出稳定性与控制规律及参数间的关系。 2、快速性（暂态响应指标） 快速性是系统对暂态响应时的要求。一般说来，在扰动或输入的作用下，总希望系统的调整时间短，超调量小，以便快速跟踪输入，迅速克服扰动。 3、准确性（稳态响应指标） 指系统在稳态时，系统的精度（用稳态误差来表示）。 二、 设计的基本问题 扰动 输入 偏差 输出 反馈 设计的基本问题是： 给定被控对象的数学模型，和要求的性能指标，去解决： *