自动控制原理150165.ppt

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 西南交通大学 电气工程学院 2009 课程导论 教学参考书： 现代控制系统(第八版). 高等教育出版社, 2001. Richard C. Dorf, Robert H. Bishop, 谢红卫等译 Modern Control Systems(Ninth Edition) (英文影印版). 科学出版社 2002. Richard C. Dorf, Robert H. Bishop. 自动控制原理. 高等教育出版社, 2003 黄家英 自动控制原理. 清华大学出版社, 吴麒 自动控制理论新编教材. 西南交通大学, 张汉全等 课程导论 教学参考书： 课程导论 课程内容： 掌握控制理论的基本思想； 用控制理论进行一般应用问题的设计； 熟悉采用软件工具进行仿真和程序设计技术； 初步具备控制系统设计的能力； 课程特点： 研究的是自动控制系统运动的一般规律和分析设计的基本方法； 讨论的主要问题是控制系统的性能； 第一章 绪论 1.1 引言 1.2 控制理论与技术发展简况 1.3 控制系统的基本形式 1.4 控制系统的分类 1.5 控制系统举例 1.6 对控制系统的基本要求与研究内容 1.7 设计实例：磁盘驱动器读取系统 1.1 引言 自动控制理论与技术的广泛应用： 航空航天和运输 信息和网络 机器人与智能机器 生物和医药 材料和加工 环境科学、经济和金融 …… 1.1 引言 自动控制系统的功能： 通过控制装置使受控对象的被控量按照预定的规律变化 自动控制理论学科以及本课程具有下列两个特点： 自动控制理论研究的是自动控制系统运动的一般规律和分析、设计的基本方法； 自动控制理论讨论的中心问题是控制系统的性能； 1.2 控制理论与技术发展简况 1.2 控制理论与技术发展简况 300BC 古希腊人发明的浮球调节装置; 800AD 古代阿拉伯人利用浮球进行水钟控制; 1086AD 苏颂 韩公廉 发明的水运仪象台; 1.2 控制理论与技术发展简况 1788 英国 J. Watt 用离心式调速机构控制蒸汽机的速度; 1.2 控制理论与技术发展简况 1840 英国 G.B.Ariy首次用微分方程研 究控制系统讨论了反馈系统的不稳定性; 1868 英国 J.C.Maxwell 发表了“On Governors” 一文,系统分析了反馈控制系统的稳定性; 1877 E.J.Routh和A.Hurwitz 1895年分别 建立了“Routh-Hurwitz Stability Criteria” 1892 俄国 A.M.Lyapunov 完成博士论 文“论运动稳定性的一般问题”; 1.2 控制理论与技术发展简况 1927 美国 H.S.Black 提出了负反馈放大器; 1932 美国 H.Nyquist 提出了基于极坐标图的频率域的稳定性判据; 1938 美国 H.W.Bode 引入了对数坐标系,使控制系统的频率域响应方法更适于工程应用; 1948 美国 W.R.Evans 提出了根轨迹法; 1.2 控制理论与技术发展简况 建立在Nyquist的频率法和Evans的根轨迹法上的理论，通常称为经典(古典)控制理论。 经典控制理论： 一个函数——传递函数； 两种方法——频率响应法，根轨迹法； 1.2 控制理论与技术发展简况 1948 美国 N.Wiener 出版了 “Cybernetics, or Control and Communication in the Animal and the Machine” (《控制论——或关于在动物与机器中控制和通讯的科学》) 首先提出了控制论这个词,这部著作被认为是经典控制理论的辉煌总结。 1.2 控制理论与技术发展简况 经典控制理论的三个局限性： 限于线性定常系统(Linear time-invariant system); 限于标量系统或单回路反馈系统——单输入单输出(SISO)系统; 只提供分析方法而不是综合方法; 1.2 控制理论与技术发展简况 1957 美国 R.Bllman 动态规划理论; 1958 前苏联 L.S.Pontryagin 极大值原理; 1960 美国 R.Kalman 多变量系统最优控制、可控性和可观测性、最优滤波理论; 预测控制、自适应控制、鲁棒控制、…… 智能控制(综合传统控制学科、信息学科的计算机技术、网络技术和通信技术) 1.2 控制理论与技术发展简况 控制系统前瞻 1.2 控制理论与技术发展简况 控制系统前瞻 具有符号和连续动态的系统的控