自动控制原理_胡寿松_第一章ppt.ppt

自动控制原理 电气工程及其自动化 引 言 课程的性质和特点 自动控制是一门技术学科，从方法论的角度来研究系统的建立、分析与设计。 《自动控制原理》是本学科的专业基础课，是自动控制理论的基础课程，该课程与其它课程的关系如下。 课程学习要面临 数学基础宽而深 控制原理抽象 计算复杂且繁琐 绘图困难 控制理论的内容 二十世纪三项科学革命：控制论、量 子论、相对论 控制论： 经典控制理论 现代控制理论（智能控制理论） 经典控制理论(古典控制理论) 现代控制理论 参考资料 自动控制原理（第五版） 胡寿松 自动控制原理实验指导 李秋红 自动控制原理的MATLAB实现 黄忠霖 控制数学问题的MATLAB求解 薜定宇 自动控制原理习题集 胡寿松 现代控制工程（第三版） 卢伯英 第一章 自动控制的一般概念 实例（示意图） 实例（示意图） 控制原理框图（控制理念） 1.1 自动控制的概念 自动控制：是指没有人直接参与的情况下，利用控制装置（称控制器），使整个生产过程或工作机械（称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控量）自动地按照预定的规律运行。 自动控制系统：能够实现自动控制任务的系统，由控制器与控制对象组成。 控制对象：要求实现自动控制的机器、设备或生产过程。 控制器：对控制对象起控制作用的控制装置总体。 输入量：作用于控制系统输入端，并可使系统具有预定功能或预定输出的物理量。 输出量：位于控制系统输出端，并要求实现自动控制的物理量。 扰动量：破坏系统输入量和输出量之间预定规律的信号。 自动控制系统控制原理方框图 关键点： 工作原理 输入输出 被控对象 中间环节 信号传递 (自动控制系统方块图的绘制) 1.2 控制原理与方式 1.开环控制 （3）.复合控制 1.4 自动控制系统的类型 1.按信号流向划分 2.按系统输入信号划分 3.线性系统和非线性系统 4.定常系统和时变系统 5.连续系统和离散系统 6.单输入单输出系统与多输入多输出系统 1.5自动控制系统性能的基本要求 1.稳定性(稳) 2.稳态精度(准) 3.动态过程(快) 1.阶跃函数 2.斜坡函数（等速度函数） 3.抛物线函数（等加速度函数） 4.脉冲函数 5.正弦函数 自动控制系统分析与设计工具 谷物湿度控制系统 谢 谢 对于一个实际系统其输入信号往往是比较复杂的,而系统的输出响应又与输入信号类型有关。因此,在研究自动控制系统的响应时,往往选择一些典型输入信号,并且以最不利的信号作为系统的输入信号,分析系统在此输入信号下所得到的输出响应是否满足要求，估计系统在比较复杂信号作用下的性能指标。 它的数学表达式为： 常采用的典型输入信号有： 它表示一个在t=0时刻出现的，幅值为A的阶跃变化函数，如图所示。在实际系统中，如负荷突然增大或减小，流量阀突然开大或关小均可以近似看成阶跃函数的形式。 A=1的函数称为单位阶跃函数，记作1(t)。因此，幅值为A的阶跃函数也可表示为： 出现在 时刻的阶跃函数，表示为： 它的数学表达式为: 斜坡函数从t =0时刻开始，随时间以恒定速度增加。如图所示。A=1时斜坡函数称作单位斜坡函数。 斜坡函数等于阶跃函数对时间的积分，反之，阶跃函数等于斜坡函数对时间的导数。 它的数学表达式为: 曲线如图所示。当A=1时，称为单位抛物线函数。抛物线函数是斜坡函数对时间的积分。 它的曲线如图所示，数学表达式为: 其面积为A。即: 面积A表示脉冲函数的强度。 的脉冲函数称为单 位脉冲函数，记作 ，即: 于是强度为A的脉冲函数可表示为 。 表示在时刻 出现的单位脉冲函数，即: 单位脉冲函数是单位阶跃函数的导数 它的数学表达式为: 式中A为振幅，ω为角频率，正弦函数为周期函数。 当正弦信号作用于线性系统时，系统的稳态分量是和输入信号同频率的正弦信号，仅仅是幅值和初相位不同。根据系统对不同频率正弦输入信号的稳态响应，可以得到系统性能的全部信息。 自动控制课程的主要任务 本课程的主要内容是阐述构成、分析和设计自动控制系统的基本理论。对实际系统,建立研究问题的数学模型,进而利用所建立的数学模型来讨论构成、分析、综合自动控制系统的基本理论和方法。 作为研究自动控制系统的分析与综合的方法来说,对单输入单输出系统常采用的是时域法,频域法,根轨迹法以及目前广泛应用的计算机辅助设计。 炉温控制系统方框图 (-) ut ug 扰动 给定 装置 放大器 电动机 转速反 馈装