第一章控制系统导论讲述.ppt

2.线性定常离散控制系统 一般形式为： 为差分方程的次数； 为常系数； 分别为输入和输出采样序列； 3.非线性控制系统 系统中只要有一个元部件的输入－输出特性是非线性的，这类系统就称为非线性控制系统，这时，要用非线性微分（或差分）方程描述其特性。 非线性方程的特点是系数与变量有关，或者方程中含有变量及其导数的高次幂或乘积项。 严格来说，实际物理系统中都含有程度不同的非线性元部件。 1-4 自动控制系统的基本要求 1.基本要求的提法 可以归结为稳定性（长期稳定性）、准确性（精度）和快速性（相对稳定性）。 ☆稳 ☆准 ☆快 * * 第一章 控制系统导论 第一章 控制系统导论 ? 1-1 自动控制的基本原理 ? 1-2 自动控制系统示例 ? 1-3 自动控制系统的分类 ? 1-4 自动控制系统的基本要求 1-1 自动控制的基本原理 1.自动控制技术及其应用 ? 在我们周围，确实存在着能实现自动控制的自然系统和人造系统。 ? 人们的生活在很大程度上都依赖于自动运行的系统。 自然系统 将人体作为一个例子来考虑，这个系统持续 的自动控制是人类生存的基本要求。 ??人体的体温保持在37℃的自动温控系统 ??心跳控制系统 ??眼球聚焦系统 ??这些都可以称为自动系统。 这些系统和其他许多人体内的系统一样都是在人们没有任何有意识干预的情况下自动运行的。 人造系统 数控车床按预定程序自动切削工件； 化学反应炉的温度或压力自动地维持恒定； 雷达和计算机组成的导弹发射和制导系统自动将导弹引导到敌方目标。 无人驾驶飞机按照预定航迹自动升降和飞行； 人造卫星准确地进入预定轨道运行并回收。 自动控制在电力系统中的应用 自动控制 是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控量）自动地按预定的规律运行。 2.自动控制理论 古典控制理论 以传递函数为基础研究单输入-单输出一类定常控制系统的分析与设计问题。这些理论由于其发展较早，现已臻成熟。 现代控制理论 以状态空间法为基础，研究多输入-多输出、时变、非线性一类控制系统的分析与设计问题。系统具有高精度和高效能的特点。 智能控制 把自动控制理论的方法和人工智能的灵活框架结合起来，改变控制策略去适应对象的复杂性和不确定性。 3.反馈控制原理 反馈 把取出的输出量送回输入端，并与输入信号相比较产生偏差信号的过程，称为反馈。 若反馈的信号与输入信号相减，使产生的偏差越来越小，则称为负反馈；反之，则称为正反馈。 反馈控制系统 能对输入量与输出量进行比较，并且将它们的偏差作为控制手段，以保持两者之间预定关系的系统，称为反馈控制系统。 由于引入了被反馈量的反馈信息，整个控制过程成为闭合的，因此反馈控制也称为闭环控制。 闭环控制 凡是系统输出信号对控制作用有直接影响的系统，都称为闭环系统。输入信号和反馈信号（反馈信号可以是输出信号本身，也可以是输出信号的函数或导数）之差，称为误差信号，误差信号加到控制器上，以减小系统的误差，并使系统的输出量趋于所希望的值。 换句话说，“闭环”这个术语的涵义，就是应用反馈作用来减小系统的误差。 闭环控制系统 图1-1 人取书的反馈控制系统方块图 调节触发器 4.反馈控制系统的基本组成 图1-5 反馈控制系统基本组成 测量元件：其职能是测量被控制的物理量; 给定元件：其职能是给出与期望的被控量相对应的系统输入量（即参据量）。 比较元件：把测量元件检测的被控量实际值与给定元件给出的参据量进行比较，求出它们之间的偏差。 放大元件：将比较元件给出的偏差进行放大，用来推动执行元件去控制被控对象。 执行元件：直接推动被控对象，使其被控量发生变化。 校正元件：亦称补偿元件，它是结构或参数便于调整的元件，用串联或反馈的方式连接在系统中，以改善系统性能。 用“○”号代表比较元件； “-”号代表两者符号相反，“+”号代表两者符号相同。 信号沿箭头方向从输入端到达输出端的传输通路称前向通路； 系统输出量经测量元件反馈到输入端的传输通路称主反馈通路。 前向通路与主反馈通路共同构成主回路。 局部反馈通路以及由它构成的内回路。 只包含一个主反馈通路的系统称单回路系统； 有两个或两个以上反馈通路的系统称多回路系统。 5.自动控制系统基本控制方式 （1）反馈控制方式 （2）开环控制方式 （3）复合控制方式 （2）开环控制方式 只有输入量对输出量产生控制作用，输出量不参与对系统的控制。 指控制装置与被控对象之间只有顺向