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《自动控制原理》 教材及参考文献目录 教材： 《自动控制原理》 任彦硕主编,? 机械工业出版社 主要参考书： 《现代控制工程》 绪方胜彦著， 科学出版社 《自动控制原理》 顾树生主编,? 冶金工业出版社 《自动控制原理》 吴 麒主编， 清华大学出版社? 《自动控制理论》 蔡尚峰主编， 机械工业出版社 《自动控制原理》 胡寿松主编， 科学出版社 《MATLAB语言应用》薛定宇著， 清华大学出版社 该课程与其它课程的关系 自动控制理论 第一章 自动控制理论的一般概念 第二章 控制系统的数学模型 第三章 控制系统的时域分析法 第四章 根轨迹法 第五章 频率法 第六章 控制系统的校正 无人驾驶飞机按预定轨迹飞行 第二节 控制系统的基本组成 控制系统的组成：输入部分、控制系统部分和输出部分。 从物理角度上看，自动控制研究的是特定激励作用下的系统响应变化情况； 从数学角度上看，研究的是输入与输出之间的映射关系。 如人取桌上书的过程（见下图）： 闭环控制系统的方框图 电炉温度控制系统的方框图 二、对控制系统的性能要求 定义：通常将系统受到给定值或干扰信号作用后，控制被控量变化的全过程称为系统的动态过程。 典型的外作用 为了便于用统一的方法研究和比较控制系统的性能，通常选用几种确定性函数作为典型外作用。 可选作典型外作用的函数应具备以下条件： 1) 这种函数在现场或实验室中容易得到； 2) 控制系统在这种函数作用下的性能应代表在实际工作条件下的性能。 3) 这种函数的数学表达式简单，便于理论计算。 (1)、阶跃函数（位置函数） 函数表达式为： 在任意时刻t0出现的阶跃函数可表示为 (2)、斜坡函数（速度函数） 斜坡函数的数学表达式为： 如雷达－高射炮防空系统，当雷达跟踪的目标以恒定速率飞行时，可视为该系统工作于斜坡函数作用之下。 (3) 抛物线函数（加速度函数） (4)、脉冲函数 脉冲函数定义为： 强度为A的脉冲函数可表示为 。在t0时刻出现的单位脉冲函数为 。 注意：脉冲函数仅用于分析研究，现实中并不存在。 (5)、正弦函数 正弦函数的数学表达式为： 正弦函数是控制系统中常用的一种典型外作用，很多实际 的随动系统就是常工作在此外作用下。 更为重要的是系统在正弦函数作用下的响应，即频率 响应是自动控制理论中研究系统性能的重要依据。 系统的参据量时按预定规律随时间变化的函数，要求被控量迅速、准确地加以复现。程序控制系统和随动系统的参据量都是时间函数，不过前者是已知的时间函数，后者是未知的任意时间函数，而恒值控制系统也可视为程序控制系统的特例。 　程序控制系统 电炉温度控制系统 电阻丝通过晶闸管主电路加热，炉温期望值预先设定，炉温实际值由热电偶检测，并转换成电压，经放大、滤波后，由A/D转换后送入计算机，并与所设置的期望温度进行比较，产生偏差信号，计算机根据控制算法计算相应控制量，再经D/A转换成电流，通过触发器控制晶闸管导通角，从而改变电阻丝中电流大小，达到控制炉温的目的。 2. 按描述元件的动态方程分 线性系统 组成系统的全部元件都是线性元件，它们的输入-输出的静态特性均为线性，这类系统的运动可由常系数的微分方程（或差分方程）来描述。 非线性系统 系统中含有一个或多个非线性元件，非线性元件的静态输入-输出特性均为非线性的。凡含有非线性元件的系统均称为非线性系统。系统的运动需要用非线性的微分方程或差分方程来描述。 3. 按信号传递是否连续分类 连续系统 系统中各环节间的信号均为时间t的连续函数。运动规律用微分方程来描述。 离散系统 信号的传递过程中，只要有一处是脉冲序列或数字编码，这类系统要用差分方程来进行描述。 4. 按系统的参数是否随时间的变化而分类 定常系统 时变系统 5. 单输入-单输出和多输入多输出 6. 确定和不确定系统 7. 集中参数系统和分布参数系统 第四节 　自动控制系统的基本要求 一、自动控制理论主要研究的问题 　　系统分析 　　在已知系统的结构参数的条件下，研究系统在某种典型输入信号下输出信号变化的