自控1-2009课件.ppt

第一章 内容 自动控制发展简史 自动控制系统概念及示例 自动控制系统的类型 对自动控制系统性能的基本要求 控制系统计算机辅助分析与设计工具 本课程的主要内容及其相互关系 自动控制发展简史——古代自动化装置辉煌成就 自动控制发展简史：古代自动化装置辉煌成就 自动控制发展简史：古代自动化系统辉煌成就 记里鼓车和指南车 自动控制发展简史：古代自动化系统辉煌成就 公元235年，马钧研制出用齿轮传动自动指示方向的指南车，类似按扰动补偿的自控系统 我国科技史学家王振铎复原的指南车的模型，收藏于国家博物馆： 自动控制发展简史：古代自动化系统辉煌成就 公元725年，一行、梁令瓒发明有自动报时机构的水运浑象，其中使用了天衡装置，是一个按被调量偏差调节的自动调节器 北宋(1086）苏颂等人制造集浑象演示、浑仪观测、报时三重功能于一体的大型水运仪象台 自动控制发展简史：古代自动化系统辉煌成就 水运仪象台 自动控制发展简史：古代自动化系统辉煌成就 水运仪象台的齿轮传动系统 自动控制发展简史：古代自动控制系统辉煌成就 公元1637年，明代 宋应星著《天工开物》中记载有程序控制思想的提花织机结构图 自动控制发展简史：自动控制理论准备 Sir Isaac Newton (1642~1727) Mathematical modeling Brook Taylor (1685–1731) – Taylor series Pierse Simon Laplace (1749– 1827) – Laplace Transform 1769 –First automatic controller (James Watt) 自动控制发展简史：蒸汽机及其调节器 1782年，Watt发明了具有连杆、飞轮和离心调速器的双动作蒸汽机，比纽可门蒸汽机大大提高了热效率和可靠性。 成为普遍用于工业和交通运输业的“万能动力机”。 自动控制发展简史：蒸汽机速度自动调节器 自动控制发展简史——飞球调节器结构 自动控制发展简史：自动控制理论孕育 自动控制发展简史：自动控制理论开端 自动控制发展简史：经典控制理论的孕育 自动控制发展简史：经典控制理论的形成 自动控制发展简史：控制论(Cybernetics)的确立 1948年，美国数学家维纳(N. Weiner)出版了《控制论—关于在动物和机器中控制与通讯的科学》 书中论述了控制理论的一般方法,推广了反馈的概念,为控制理论这门学科奠定了基础。 自动控制发展简史——经典控制理论 自动控制发展简史——发展现代控制理论 自动控制发展简史——现代控制理论 自动控制发展简史——智能控制 第一章 内容 自动控制发展简史 自动控制系统概念及示例 自动控制系统的类型 对自动控制系统性能的基本要求 控制系统计算机辅助分析与设计工具 本课程的主要内容及其相互关系 家用电器： 电扇：控制转速 交通系统： 制造自动化系统（MAS）： 机器人： 军事，国防： 宇航： 什么是自动控制？ 月球探测卫星沿预定轨道的运行 自动控制过程 自动控制系统示例 自动控制系统组成与信号举例 反馈控制（闭环控制）原理 第一章 内容 自动控制发展简史 自动控制系统概念及示例 自动控制系统类型 对自动控制系统性能的基本要求 控制系统计算机辅助分析与设计工具 本课程的主要内容及其相互关系 控制系统的不同分类 按输入/输出量变化规律分类 调节系统、随动系统 恒值控制系统、程序控制系统、跟踪控制系统… 按被控对象运行特性及被控量分类 运动控制系统，过程控制系统 按元件类型分类 机械、电气、液压、气动、机电一体、光机电一体、生物、化学等控制系统 按系统性能、描述模型分类 连续（模拟）控制系统，数字（离散）控制系统 线性控制系统，非线性控制系统 定常（时不变）系统，变常（时变）系统 确定性与不确定性系统，静态与动态系统…… 按控制方式分类 开环控制系统、闭环控制系统、复合控制系统 控制系统的不同分类（续） 按系统结构及复杂度的分类 单回路系统，多回路系统； SISO、MIMO 按控制理论、控制规律分类 基于经典控制理论的控制系统 基于现代控制理论的控制系统 基于智能控制理论的控制系统 按系统功能和构成的分类 监视控制与数据采集系统SCDAS 直接数字控制系统DDCS 计算机监督控制系统SCCS 基于控制网络的分级控制系统（DCS、FCS…） 控制系统按输入/输出量变化规律的分类举例 调节系统：保持被控量符合给定值的系统。 控制系统按输入/输出量变化规律分类举例 按被控对象及被控量特性分类举例 运动控制系统（伺服Servo控制系统） 被控量为（角、线）位移、速度、加速度等等运动信号的系统 按被控对象运行特性及被控量分类举例 过程控制系统 被控量为运行过程的状态量，如温度、压力、