〈新〉自动控制课件.ppt

个人简介 副教授，硕士导师 控制理论与控制工程硕士、博士 研究方向：风力发电控制技术、系统工程、复杂系统等内容 联系方式： Email：guojian_2006@hrbeu.edu.cn 联系电话考核方式：试卷，闭卷。 主要内容 经典控制理论 以传递函数为理论基础，主要解决单输入、单输出的线性控制系统的分析与设计问题。其分析的方法主要是频域法。 现代控制理论 以状态方程或模糊数学、神经网络等为理论基础，主要解决多输入、多输出的非线性时变控制系统的分析与设计问题。其分析方法主要是时域法。 经典控制理论(古典控制理论) 现代控制理论 恒温箱人工控制 控制过程:实质检测偏差纠正偏差 如果温度过高 控制手柄使触头左移 电阻丝中的电流减少 温度下降 直到达到给定温度 恒温箱自动控制系统 系统原理方块图 控制过程: 如果温度过高 U2增加 U1不变 U1-U2减小 控制手柄使触头左移 电阻丝中的电流减少 温度下降 直到达到给定温度 控制系统工作原理: 1)检测温度:由测量元件检测输出量（被控制量）的实际值。 2）偏差：检测输出量与给定值（输入量）进行比较,得到偏差的大小和方向。 3)控制：根据偏差的大小和方向产生进控制调节信号（控制量）去消除偏差，使得输出量维持期望值 自动控制系统控制原理方框图 1.开环控制 （3）.复合控制 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 传统的控制系统也具有一定的鲁棒性。但定量的研究还需要对系统的鲁棒性进行研究。 * 系统的响应速度和准确度都可以通过硬件来改善。开环的冰箱能否使用。 * 思考：哪些是只能通过反馈才能改变的呢？ * 真空管的非线性畸变和放大器的漂移阻碍进一步的开发。1927年Black发明了反馈放大器。 * 单个元件通过不同的联结实现了巨大的功能。因此，系统和联接的角度对控制系统进行研究。 * 理想物理模型：分解后的模块；理想数学模型：将自然法则应用于物理模型，例如非线性偏微分方程。 * 中国国家地理介绍，皆为仿造。 * 工程监理Rennie采用了离心调速器控制节流阀（瓦特发明）进行调速。瓦特声名大振。 * 俄国人，后移居美国。 * 儿子站起来，机械师沿下机翼走了6英尺。陀螺仪和副翼组成的反馈回路自动保持飞行。赢得最安全飞机竞赛大奖。 * 维纳轶事 * 1914年巴黎航展惊险一幕 从微分方程到频率方法的转变 电子通讯系统的发展 Bell实验室 美国贝尔实验室的H. Bode(1938)，以及Nyquist(1940)提出频率响应法. 美国Taylor仪器公司的J. G. Ziegler和N. B. Nichols提出PID参数的最佳调整法(1942) 美国MIT的N. Wiener研究随机过程的预测，提出Wiener滤波理论(1942)，发表《控制论》(Cybernetics)(1948)，标志着控制论的诞生。 李郁荣（Y.W. Lee, 1904-1989), 麻省理工学院N. Wiener的首位博士生(1930年)，曾任职于清华大学电机系（1931-1937），早期为Wiener理论的工程应用与推广作了大量的工作。1946年回到MIT电机系（1946-1969），与Shannon一起成为该系最知名的两个学科带头人。被誉为MIT的最伟大的教育家之一。 美国的H. Hazen发表“伺服机构理论” (Theory of Servomechanism) (1934)，并在MIT建立伺服机构实验室 (1939) “伺服机构是一个功率放大装置,其放大部件是根据系统的输入与输出的差来驱动输出的.” 美国W. Evans提出根轨迹法(Root Locus Method) (1948)，标志以单输入线性系统为对象的经典控制研究工作完成。 现代控制理论的出现 多输入-多输出 随机干扰 最优控制 二次大战中火炮，雷达，飞机以及通讯系统的控制研究直接推动了经典控制的发展。五十年代后兴起的现代控制起源于冷战时期的军备竞赛，如导弹卫星，航天器和星球大战，以及计算机技术的出现。 美国R. Bellman发表著名的Dynamic Programming，建立最优控制的基础(1957) 苏联L.S. Pontryagin发表“最优过程数学理论”，提出极大值原理(Maximum Principle)(1956) 国际自动控制联合会(IFAC)成立(1957)，中国为发起国之一，第一届学术会议于莫斯科召开(1960) 美籍匈牙利人R. E. Kalman发表“On the General T