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自动控制原理 Theories of Automatic Control 主讲: 黄 元 亮 EMAIL: tyoll@jnu.edu.cn 第一章 自动控制的基本概念 参考教材: 1.《自动控制原理》 王建辉 清华大学出版社 2. 《自动控制原理》 庞国仲 中国科技大学出版社 3.《自动控制原理》 吴 麒 清华大学出版社 第一章 自动控制的基本概念 本课程与其它课程的关系 第一章 自动控制的基本概念 第一章 自动控制的基本概念 第一章 自动控制的基本概念 1952年美国MIT研制 出第一台数控机床 第一章 自动控制的基本概念 第一章 自动控制的基本概念 一、自动控制技术及应用 1、自动控制的定义：所谓自动控制，是指在没有人的直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（统称被控制对象）的某个工作状态或参数（即被控制量）自动地按照预定的规律运行。 第一章 自动控制的基本概念 2. 自动控制系统 是指实现上述控制目的，由相互制约的各部分按一定 规律组成的具有特定功能的整体。 例：交通控制、水位控制、 经济控制、人体控制 第一章 自动控制的基本概念 一、开环系统与闭环系统 基本控制方式 第一章 自动控制的基本概念 第一章 自动控制的基本概念 第一章 自动控制的基本概念 第二节 基本控制方式 第一章 自动控制的基本概念 第一章 自动控制的基本概念 反馈控制 第一章 自动控制的基本概念 开环控制系统与闭环控制系统的主要区别 1、信号传输通道的差别 ： 开环控制系统：只有正向传输通道， 闭环控制系统：有正向通道和反馈通道。 2、系统结构的差别： 开环控制系统：有给定环节 闭环控制系统：有给定环节、比较环节、检 测环节。 3、控制方式的差别: 开环控制系统：有偏差,靠人工控制 闭环控制系统：对被控对象进行自动控制。 第一章 自动控制的基本概念 第一章 自动控制的基本概念 二、闭环控制系统的组成和基本环节 （1）被控对象 ： 指要进行控制的设备或过程。 （2）检测装置： 用来检测被控量，并将其转换成与 给定量同一物理量。 （3）给定环节： 是设定被控量给定值的装置。 第一章 自动控制的基本概念 （4）比较环节 ： 将检测的被控量和给定值进行比较，确定两者之间的偏差。 （5）控制装置 ： 根据得到的误差信号，发出相应的控制信号 （6）执 行 器： 直接作用于被控对象，使被控量达到所要求的数值。 第一章 自动控制的基本概念 三、自动控制系统的类型 第一章 自动控制的基本概念 第一章 自动控制的基本概念 第一章 自动控制的基本概念 第一章 自动控制的基本概念 四、自动控制系统的性能指标 第一章 自动控制的基本概念 第一章 自动控制的基本概念 第一章 自动控制的基本概念 （1）单调过程 这一过程的输出量单调变化，缓慢地到达新的稳态值。暂态过程较长。 （2）衰减振荡过程 第一章 自动控制的基本概念 第一章 自动控制的基本概念 第一章 自动控制的基本概念 第二章 控制系统的数学模型 学习重点 简单物理系统的微分方程和传递函数的列写及计算 非线性模型的线性化方法 结构图和信号流图的变换与化简 开环传递函数和闭环传递函数的推导和计算 第二章 控制系统的数学模型 1、控制系统的数学模型是描述系统内部物理量之间关系的数学表达式，它是在系统分析和设计中首先要作的工作。 2、建立控制系统数学模型的方法有分析法和实验法两种。 第二章 控制系统的数学模型 分析法： 是对系统内各部分的运动机理进行分析，根据它们所依据的物理规律或化学规律分别列写相应的运动方程。 实验法： 是人为地施加某种测试信号，记录其输出响应并用适当的数学模型去逼近，为种方法现已发展成为一门独立的学科分支，叫做系统辩证法。 第二章 控制系统的数学模型 3、数学模型有多种形式，常用的有： 微分方程，差分方程，状态方程，传递函数，结构图，频率特性和信号流图等， 本章主要研究： 　传递函数、结构图、信号流图和微分方程 第二章 控制系统的数学模型 第二