胡寿松自控Ch1.ppt

6.单输入单输出系统与多输入多输出系统 (1)单输入单输出系统(单变量系统) 系统的输入量和输出量各为一个,称为单输入单输出系统。 (2)多输入多输出系统(多变量系统) 若系统的输入量和输出量多于一个,称为多输入多输出系统。对于线性多输入多输出系统,系统的任何一个输出等于数个输入单独作用下输出的叠加。 控制精度是衡量系统技术性能的重要尺度。一个高品质的系统,在整个运行过程中,被控量对给定值的偏差应该是最小的。考虑动态过程在不同阶段中的特点,工程上通常从稳、准、快三个方面来衡量自动控制系统。 1.稳定性(稳) 稳定工作是所有自动控制系统的最基本要求,是系统能否工作的前题。不稳定的系统根本无法完成控制任务。考虑到实际系统工作环境或参数的变动,可能导致系统不稳定,因此,我们除要求系统稳定外,还要求其具有一定的稳定裕量。 2.稳态精度(准) 3.动态过程(快) 稳态精度是指系统过渡到新的平衡工作状态以后,或系统对抗干扰重新恢复平衡后,最终保持的精度。稳态精度与控制系统的结构及参数,输入信号形式有关。 动态过程是指控制系统的被控量在输入信号作用下随时间变化的全过程,衡量动态过程的品质好坏常采用单位阶跃信号作用下过渡过程中的超调量,过渡过程时间等性能指标。 对于一个实际系统其输入信号往往是比较复杂的,而系统的输出响应又与输入信号类型有关。因此,在研究自动控制系统的响应时,往往选择一些典型输入信号,并且以最不利的信号作为系统的输入信号,分析系统在此输入信号下所得到的输出响应是否满足要求，估计系统在比较复杂信号作用下的性能指标。 常采用的典型输入信号有： 1.阶跃函数 它的数学表达式为： 它表示一个在t=0时刻出现的，幅值为A的阶跃变化函数，如图所示。在实际系统中，如负荷突然增大或减小，流量阀突然开大或关小均可以近似看成阶跃函数的形式。 A=1的函数称为单位阶跃函数，记作1(t)。因此，幅值为A的阶跃函数也可表示为： 出现在 时刻的阶跃函数，表示为： 2.斜坡函数（等速度函数） 它的数学表达式为: 斜坡函数从t =0时刻开始，随时间以恒定速度增加。如图所示。A=1时斜坡函数称作单位斜坡函数。 斜坡函数等于阶跃函数对时间的积分，反之，阶跃函数等于斜坡函数对时间的导数。 它的数学表达式为: 曲线如图所示。当A=1时，称为单位抛物线函数。抛物线函数是斜坡函数对时间的积分。 3.抛物线函数（等加速度函数） 4.脉冲函数 它的曲线如图所示，数学表达式为: 其面积为A。即: 面积A表示脉冲函数的强度。 的脉冲函数称为单 位脉冲函数，记作 ，即: 于是强度为A的脉冲函数可表示为 。 表示在时刻 出现的单位脉冲函数，即: 单位脉冲函数是单位阶跃函数的导数 5.正弦函数 它的数学表达式为: 式中A为振幅，ω为角频率，正弦函数为周期函数。 当正弦信号作用于线性系统时，系统的稳态分量是和输入信号同频率的正弦信号，仅仅是幅值和初相位不同。根据系统对不同频率正弦输入信号的稳态响应，可以得到系统性能的全部信息。 （1）自动控制是在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使被控对象自动地按要求的运动规律变化。自动控制系统是由被控对象和控制器按一定方式联接起来的、完成一定自动控制任务的有机整体。 （2）自动控制系统可以是开环控制、闭环控制或复合控制。最基本的控制方式是闭环控制，亦称反馈控制。 （3）自动控制系统的分类方法很多，其中最常见的是按给定信号的特点进行分类，可分为恒值系统、随动系统和程控系统。 （4）在分析系统的工作原理时，应注意系统各组成部分具有的职能，并能用原理方框图进行分析。原理方框图是分析控制系统的基础。 （5）对自动控制系统性能的基本要求可归结为稳、快、准三个字。 本章小结 （6）常用的典型输入信号有阶跃函数、斜坡函数、抛物线 函数、脉冲函数和正弦函数。 （7）自动控制理论是研究自动控制技术的基础理论，其研 究内容主要分为系统分析和系统设计两个方面。 本章小结（续） * * 2015-01-08 10:00-12:00 第一章 绪论 * * 自动控制和自动控制系统的基本概念 自动控制系统： 由被控对象和自动控制装置按一定的方式连接起来，完成一定的自动控制任务的整体。 自动控制： 所谓自动控制，是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，使被控量等于给定值或按照给定的规律去变化。 控制对象：控制系统要进行控制的受控客体。