第一讲 控制系统导论第一讲控制系统导论第一讲 控制系统导论第一讲 控制系统导论.ppt

自动控制原理 对于我们每个人来说，最重要和最有成效的学习方法是，重新发现和创新前人已有的答案和方法。 教学的最佳境界则是，向学生提供方法、技能、案例和机会， 由学生自己去寻求答案。 这样，他们就可以自豪地说，他们所学到的知识都是自己所发现的。 导论----控制系统概要 控制系统是能够提供预期响应的系统。通俗地说，控制就是使被控对象按照我们预定的方式工作。 人类的支配欲无限，因此，被控对象有多种多样，如， ●工程技术对象，简单如家电，复杂如工业自动化、精确制导、航天等 ● 社会系统和经济系统 ● 生态系统和生物系统 导论----控制系统概要 导论----控制系统概要 导论----控制系统概要 导论----控制系统概要 导论----控制系统概要 变化的被控对象多种多样，这导致了控制理论应用的广泛性，甚至出现了具有哲学意义的控制论。 例如： 钱老提倡的新三论（控制论、系统论、信息论） 管理中体现的控制论原理，等等 结论：学习本课程益处多多! 导论----控制系统概要 　　　 但是！ 只有恰当地实施了控制，才能得到预期的响应。这是控制系统的核心和难点，也是本课程的主要内容。 导论----控制系统基本概念 被控对象（部件或系统）：具有因果关系的物理过程（或工程对象），是指要求实现自动控制的机器、设备或生产过程，如宇宙飞船，火炮操瞄装置、飞机驾驶系统以及工业生产的某种过程等。 自动控制：没有人直接参与的情况下，利用控制装置使被控对象的某一物理量（被控量）自动地按照预定的规律运行。 导论----控制系统基本概念 控制装置：常被归纳成执行机构、观测器等。 反馈：把输出量送回到输入端并与输入信号比较的过程。分为负反馈和正反馈 。 控制系统：为了达到预期的目标（响应）而设计出来的系统，它由相互关联的部件组合而成，主要由控制装置和被控对象组成。 导论----开环控制与闭环控制 控制方式（结构）粗略地可以分为两种： 　　　 开环控制和闭环控制 　　　　　 导论----开环控制与闭环控制 导论----开环控制与闭环控制 导论----开环控制与闭环控制 导论----开环控制与闭环控制 导论----开环控制与闭环控制 反馈是控制的精髓。运用反馈的例子也是比比皆是。 例3：调节容器内液面位置的人工闭环控制系统 导论----开环控制与闭环控制 导论----开环控制与闭环控制 导论----开环控制与闭环控制 　　　反馈是现代控制的精髓，还例如： 　　　火炮随动系统 　　　领导实施管理 　　　央行调整利息 “没有调查就没有发言权” ，等等 都体现了反馈的理念！ 　　　 　　　 正反馈的例子 例5：已知铀235原子核在一个中子的撞击下，可发生核裂变反应，放出大量的能量，同时释放大约2.5个中子，放出的中子有可能再与铀235原子核发生核反应，这就是所谓核裂变的链式反应。 导论----开环控制与闭环控制 开环和闭环控制系统的特点 开环系统：结构简单，稳定性好，容易设计和调整以及成本较低的优点，对那些负载恒定，扰动小，控制精度要求不高的实际系统，是有效的控制方式。 闭环系统：由于增加了检测装置和反馈环节，结构较复杂，成本有所增加；但它提高了系统的控制精度和抗干扰能力；同时，负反馈会对系统稳定性产生不利影响。 导论----反馈控制系统的分类 按参考输入形式分为： 恒值系统：指参考输入量保持常值的系统。其任务是消除或减少扰动信号对系统输出的影响，使被控量（即系统的输出量）保持在给定或希望的数值上。 随动系统：指参考输入量随时间任意变化的系统。其任务是要求输出量以一定的精度和速度跟踪参考输入量，跟踪的速度和精度是随动系统的两项主要性能指标。 导论----反馈控制系统的分类 按照系统的元件特性分为: 线性系统：构成系统的所有元件都是线性元件的系统。其动态性能可用线性微分方程描述，系统满足齐次性和叠加原理。 非线性系统：构成系统的元件中含有非线性元件的系统, 只能用非线性微分方程描述，不满足叠加原理。 可以进行线性化处理的系统或元件特性又称为非本质非线性特性。反之，称之为本质非线性，它只能用非线性理论分析研究。 导论---