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自动控制理论_第一章 第一章 自动控制系统的基本概念 第一节 自动控制在国民经济中的作用 第二节 自动控制理论的发展简介 第三节 自动控制与自动控制系统 第四节 开环控制与闭环控制 第五节 本课程的内容和特点 本章小节 重点与练习题 第01页 第02页 第03页三、自动控制技术应用于现代农业生产自动灌溉；农产品质量检测；疫情检测等。四、自动控制技术应用于其他领域由于计算机等技术的诞生和飞速发展，使得控制技术水平不断提高，已扩大到经济与社会生活的各个领域，如通信、交通、医学、环境保护、经济管理等领域，控制技术已成为现代社会不可缺少的重要组成部分。近年来，我国在自动化仪表、工业调节器、数字控制技术、航天工程、核动力工程等方面的研究和应用取得了长足进展。 第04页 第05页最早的稳定性研究：J.C.Maxwell（麦克斯韦尔），1868年发表《论调节器》，研究调节器的微分方程，线性化处理，系统稳定性取决于微分方程的特征根是否都具有一对负的实部，针对二阶和三阶系统讨论了使特征根具有负实部时，特征多项式系列应满足的条件。系统稳定准则：由Hurwitz（霍尔维茨）和 E.J.Routh（劳斯）提出的劳斯-霍尔维茨稳定判据A.M.Lyapunov（李雅普诺夫）提出了李雅普诺夫第一法与第二法H.Nyquist（奈魁斯特）提出奈氏判据，Bode(波德）提出了对数频率特性的方法。二战期间，军事科学的需要大大促进了反馈控制理论的发展。美国麻省理工学院雷达实验室的科学家们将反馈放大器理论、 PID（比例-积分-微分）控制以及N.Wiener（维纳）的随机过程理论等结合在一起，形成了一整套被称为随动控制系统的设计方法。 第06页根轨迹方法：W.R.Evans（伊万斯）提出的方法和规则是当系统参数变化时特征方程式根变化的几何轨迹。目前仍然是系统设计和稳定性分析的一种重要方法。50年代末期所讨论的内容主要有：系统数学模型的建立、时域分析祛、频率特性法、根轨迹法、系统综合与校正、非线性系统和采样控制系统分析法等，也被称为经典控制理论。 二、现代控制理论概述50年代末，美国的Bellman（贝尔曼）、 Kalman（卡尔曼）和前苏联的庞德里亚金等考虑用常微分方程作为控制系统的数学模型。由于数字计算机的发展使得十年前尚无法进行的计算问题成为可能，这时李雅普诺夫的工作被引人到控制理论中来，而由Wiener（维纳）等人在第二次世界大战期间关于最优控制的研究也被用来研究系统状态轨迹的优化问题。这种方法在标准形式或状态形式的常微分方程的基础上直接引进并大量使用了计算机。这种方法通常称为“现代控制理论”，以区别于60年代以前的“经典控制理论”。 第07页现代控制理论的重要标志：状态空间法被引入到控制理论中来Kalman提出了系统能控性与能观测性这一表征系统结构特征的重要概念“内部研究”代替了传统的“外部研究”。并使分析与综合过程建立在严格的理论基础之上主要分支学科：线性系统理论、最优控制理论、系统辨识与自适应控制、大系统理论和特大系统理论等。一些分支学科还渗透到相邻学科中去，如滤波技术、自学习理论与人工智能、建模理论与系统工程等 第08页 第三节 自动控制与自动控制系统 一、自动控制的概念1、手动控制第09页 2、自动控制第10页 第11页 二、自动控制系统第12页 系统方框图： 第13页 （－）自动控制系统的组成第14 页 第15 页 第16页 第17页 （四）单输入-单输出系统与多输入-多输出系统第18页 第四节 开环控制和闭环控制第19页 直流电动机转速开环控制系统 第20页 （二）闭环控制与闭环控制系统第21页 第22页 （三）开环控制系统与闭环控制系统的比较第23页 第24页 二、自动控制系统举例 第25页 （二）机床工作台位置控制系统 第26页 （三）恒值调速系统 第27页 （四）火炮伺服系统 第28页 第五节 本课程的内容和特点 第29页 3．动态特性分析第30页 二、自动控制理论的主要内容第31页 本章小节第一张 上一张 下一张 最后一张 结束授课自动控制理论在阐述自动控制与自动控制系统相关基本概念的基础上，从控制系统的数学模型入手，分别介绍时域分析法、根轨迹分析法、和频率特性分析法。上述三种分析方法虽然不同，但都围绕着系统稳定性、稳态特性和动态特性的分析这条主线来进行的，各种分析方法之间具有内在的联系。掌握上述基本分析方法后，将进行系统校正与综合的讨论，这是比系统分析更深层次的内容，主要介绍根轨迹法和频率特性法校正与系统综合的原理与思路。此外，还要介绍针对非线性系统的描述函数法和相平面分析法。最后还要学习线性离散控制系统的基本分析方法。 第一张 上一张 下一张 最后一张 结束授课本章介绍了自动控制理论的应用领域、发展