控制工程基础第一章 绪论课件.pptVIP

控制工程基础 第一章：绪论 1.1系统的基本概念 一 系统要素：物质、能量和信息 二 信息的概念与信号 三 输入（激励）和输出（响应） 四 动态系统和动态响应 五 控制和控制系统 1.2 控制系统的组成和工作原理 一 控制系统的基本组成 二 控制系统的基本工作原理 例1 汽车的控制 自动控制装置示例 自动控制装置示例 三 控制过程的物理本质 四 控制的核心问题:最优控制 基本控制策略 开环控制示例 闭环控制示例 1.3 控制系统的基本类型 1.3 控制系统的基本类型 1.3 控制系统的基本类型 1.3 控制系统的基本类型 1.4 对控制系统的基本要求 一 瞬态响应和稳态响应 二 对控制系统的基本要求 1.5 课程基本内容介绍 分析方法和分析内容 控制理论与控制工程 发展历史 控制工程研究的对象与任务 几个重要问题 谢 谢！ 控制理论是研究各种控制系统共同存在的控制规律的一门技术科学，它是一门方法论学科、交叉学科。 自动控制理论发展初期，是以反馈理论为基础的自动调节原理，主要用于工业控制。第二次世界大战期间，为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪、火炮定位系统、雷达跟踪系统以及其它基于反馈原理的军用装备，进一步促进并完善了自动控制理论的发展。到战后，已形成完整的自动控制理论体系，这就是以传递函数为基础的经典控制理论，它主要研究单输入—单输出、线性定常系统的分析和设计问题。 20世纪60年代初期，随着现代应用数学新成果的推出和电子计算机技术的应用，为适应宇航技术的发展，自动控制理论跨入了一个新阶段——现代控制理论。它主要研究具有高性能、高精度的多变量变参数系统的最优控制问题，采用的方法是以状态为基础的时域法。目前，自动控制理论还在继续发展，并且已跨越学科界限，正向以控制论、信息论、仿生学为基础的智能控制理论深入。 1788年，第一个控制系统—飞球调节器。不稳定；缺乏严密理论计算。 1868年，第一篇研究论文—论调节器。提出了“反馈控制”的概念。 1884年，线性控制系统的稳定性判据—Routh判据。 1893年，李亚普诺夫稳定性判据提出，不再局限于线性系统。 1932年，Nyquist提出线性定常系统稳定性的频域分析法和稳定性判据。 1934年，第一部著作—Theory of Servo-Mechanisms出版。（美Hazen) 1940s中期，Bode图、负反馈控制、随动系统等提出，并成功用于军事。 1947年，Norbert Wiener 控制论(Cybernetics)发表，初步形成自动控制理论体系，并推动第二次工业革命发展。 1948年，Evans提出了根轨迹法，形成了经典控制理论的完整体系。 1954年，钱学森发表《工程控制论》，推动了控制论的工程应用。 1960s，核能技术和航天技术等对控制系统提出了高速度、高精度等要求，暴露经典控制理论的局限性。Kalman提出状态空间分析法、Pontryagin提出极大值原理、Bellman提出动态规划法—构成现代控制理论的基本内容。 控制工程是以研究各种控制系统共同存在的控制规律为对象的一门科学。它的主要任务是系统分析和综合。 系统分析 系统综合 在系统的结构和参数已经确定的条件下，对系统的性能进行分析，并提出改善性能的途径。 根据系统要实现的任务，给出稳态和动态性能指标，要求组成一个系统，并确定适当的参数，使系统满足给定的性能指标。 具体地说，它研究的是广义动力学系统在一定的外界条件即输入或激励作用下，从系统的一定的初始状态出发，所经历的由其固有特性所决定的整个动态历程；研究这一系统及其输入、输出三者之间的动态关系。 固有特性——系统的结构与参数所决定的特性 * * 现代教育学家认为：在教学过程中，占中心地位的 应该是“学”而不是教，主张在教师指导下，由学生自己 去“发现”规律、自己去“研究”问题。教师的主要任务在 于启发而不在于讲解，教方法、教思路比一般地教知识、教内容更重要。学生的主要任务在于思考，而不是单纯的记忆，强调理解比单纯记忆更重要。 可以预言，未来的“文盲”将不再是目不识丁的人， 而是一些没有学会学习方法、不会自己钻研问题和没有 预见能力、分析能力的人。 学习是基础，思考是关键，实践是根本。 控制科学与工程是一门研究自动控制的理论、方法、技术及其工程应用的学科。它是20世纪最重要的科学理论和成就之一。 在机器系统、生命系统甚至社会与经济系统中，都存在一个共同的本质的特点：它们都通过信息的传递、变换、处理与交换（反馈）来进行控制的。 控制工程是一门方法论学科，交叉学科。 系统的概念 什么是系统(system)？广义地说，系统是由