自动控制理论第一章06967.ppt

课程简介 本课程是电气信息类专业的主要专业基础课，主要内容包括控制系统的数学模型、自动控制系统的时域分析、根轨迹法、频域分析、自动控制系统的校正、离散控制系统等。 本课程主要任务是使学生学习控制论的基本原理和思想方法，掌握与运用控制系统的基本分析方法，培养学生分析与设计自动控制系统的能力。 先修课程：《高等数学》、《电路》、《数字电子技术》、《模拟电子技术》、《工程数学》 学 时：64 学时 教 材： 文锋主编，《自动控制理论》，中国电力出版社 参 考 书：胡寿松主编，《自动控制原理》，科学出版社李友善主编，《自动控制原理》，国防科技出版社高国燊主编，《自动控制原理》，华南理工大学出版社 1．1 概述 1. 2 开环控制系统和闭环控制系统 1. 3 自动控制系统的组成及分类 1．4 自动控制理论的发展史 1．5 自动控制理论概要 1．1 概述 一、本门课程的性质 三. 本课程主要内容 系统数学模型的建立 时域分析法 频域分析法 根轨迹法 控制系统校正 离散控制系统 非线性系统 现代控制理论初步 1．2 开环控制系统和闭环控制系统控制系统的类型很多，它们的结构类型和所完成的任务也各不相同。控制系统从信息传送的特点或系统的结构特点来看可分为开环控制系统和闭环控制系统，以及同时具有开环结构和闭环结构的复合控制系统。 一、开环控制系统 示例——直流电动机开环调速系统 3.开环控制系统的特点 系统的输出量对系统的控制作用没有任何影响，作用信号由输入到输出单方向传递。 结构简单，系统稳定性好，调试方便，成本低。 当控制过程中受到来自系统外部的各种扰动因素，如负载变化、电源电压波动等，以及来自系统内部的扰动因素，如元件参数变化等，都将会直接影响到输出量，而控制系统不能自动进行补偿。控制精度容易受干扰影响，缺乏精确性和适用性。 二、闭环控制系统 2.闭环控制系统的特点 三、复合控制 1．3 自动控制系统的组成及分类 三、控制系统中的常用术语 四、自动控制系统的原理和特点 五、自动控制系统的分类 1．4 自动控制理论的发展史 1．5 自动控制理论概要 二.自动控制系统的研究内容 课 程 小 结 一.对控制系统的基本要求 1.稳定性：系统必须稳定 2.动态特性 过渡过程：从一个平衡状态到 另一平衡状态的过程 平稳性：超调量 快速性：调节时间 3.稳态特性：稳态误差小或无差 概括起来：“稳，快，准” 自动控制理论 第1章——绪论本章将从人工控制与自动控制的比较入手，简要介绍自动控制的基本概念、定义及有关的名词、术语、自动控制技术的发展过程与展望。进而引出自动控制系统的构成和分类方法，以及工程上对自动控制系统的基本要求。 第1章——绪论 重点掌握基本概念 反馈的概念 开环和闭环控制系统 反馈控制的基本原理 有关控制的名词、术语。如输入量、输出量、测量、比较、放大、执行、调节等 第1章——绪论 几十年来，自动控制技术在工农业生产、国防建设和航空、航天事业等领域中获得广泛的应用，自动控制理论逐步形成和发展起来。 自动控制是指在无人直接参与的情况下，利用控制器使被控对象(或过程)的某些物理量(或状态)自动地按照预定的规律运行。 自动控制理论是研究自动控制技术的基础理论，是研究自动控制共同规律的技术科学。 本门课程的性质： 1.重要的技术基础课，阐述有关自动控制技术的基础理论——经典控制论，研究“控制论”在工程中的应用。基本内容——控制论的基本理论、方法、特点、综合设计方法。研究对象——系统，揭示系统中存在的信息转换、传递和反馈。为后续课程应用控制理论奠定理论基础：计算机控制技术、现代控制理论、自动控制系统（交流调速、直流调速）。 2.学习目的：① 自动化发展的需要② 与信息科学、系统科学关系紧密③ 从总体上分析、认识、改造系统 二. 控制系统的基本概念 1. 控制（Control ）：根据某种原理或方法，使特定对象（被控对象）的某些物理量（被控量）按照预期规律变化的操纵过程。 2. 控制系统（Control System）：就是通过执行规定的功能来实现某一给定目标的一些相互关联单元的组合。人工控制（Manual Control） ：由人直接或间接操作执行装置的控制方式；自动控制（Automatic Control）：无需人去直接或间接操纵执行机构，利用控制装置控制被控制量自动地按预定的规律变化的过程。 示例——恒温控制系统 由温度计测出恒温箱的实际温度与恒温箱内要求达到的温度进行比较，得出偏差，根据偏差的大小和正负进行控制。当恒温箱温度高于所要求的温度时，移动调压器可动触头减小外施电压，使箱温减小到要求的温度；若箱温低于给定温度，则移动调压器触头增大外施电压，