自动控制的一般概念〔zy〕.ppt

《自动控制基础》 授课教师： 周颖 电子邮件： autozhouy@163.com TEL: 欢迎任何形式的意见和建议! 一.? 介绍课程基本情况 学 时： 64学时 教 材： 《自动控制原理》胡寿松主编 参考书: 《自动控制原理》 吴 麒 《自动控制原理》 李友善 Matlab及有关该软件的工具书 二.课程的性质和特点 自动控制是一门技术学科，从方法论的角度来研究系统的建立、分析与设计。 《自动控制原理》是本学科的技术基础课， （1）自动控制理论的基础课程，该课程与其它课程的关系。 （2）自动控制理论已经发展为理论严密、系统完整、逻辑性很强的一门学科。从基本反馈控制原理发展到：自适应控制、优化控制、鲁棒控制、大系统控制、智能控制。 讨论的对象：因果系统 、工程系统 系统的广义性：经济、社会、工程、生物、环境、医学 课程特点：研究系统的共性问题 第一章 自动控制的一般概念 1.1 引言_历史的回顾 1.2 自动控制系统的基本概念 1.3 反馈控制和开环控制 1.4 自动控制系统的分类 1.5 对自动控制系统的基本要求 1.6 本课程的研究任务 1.1 引言_历史的回顾 自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。从1868年马克斯威尔提出低阶系统稳定性判据至今一百多年里，自动控制理论的发展可分为 四个主要阶段： 第一阶段：经典控制理论的产生、发展和成熟； 第二阶段：现代控制理论的兴起和发展； 第三阶段：大系统控制兴起和发展阶段； 第四阶段：智能控制发展阶段。 经典控制理论 控制理论的发展初期，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、雷达跟踪系统等基于反馈原理的军用装备，进一步促进和完善了自动控制理论的发展。 经典控制理论的基本特征 （1）主要用于线性定常系统的研究，即用于常系数线性微 分方程描述的系统的分析与综合； （2）只用于单输入，单输出的反馈控制系统； （3）只讨论系统输入与输出之间的关系，而忽视系统的内 部状态，是一种对系统的外部描述方法。 现代控制理论 由于经典控制理论只适用于单输入、单输出的线性定常系统，只注重系统的外部描述而忽视系统的内部状态，因而在实际应用中有很大局限性。 热力系统的人工控制 热力系统的自动控制 归纳 3、输出量 被控对象的输出量，是要求严格加以控制的物理量。（定值或给定规律） 1.3 开环控制与反馈控制 1.3.1 开环控制系统 1.3.2 反馈控制系统 1.3.3 开环与反馈控制系统的比较 1.3.1 开环控制 例题1-4 开环炉温控制系统 开环控制的特点 由于开环控制的特点是控制装置只按照给定的输入信号对被控制量进行单向控制，而不对控制量进行测量并反向影响控制作用。这样，当炉温偏离希望值时，开关K的接通或断开时间不会相应改变。因此，开环控制不具有修正由于扰动（使被控制量偏离希望值的因素）而出现的被控制量与希望值之间偏差的能力，即抗干扰能力差。 例题1-5温度自动控制系统原理图 反馈控制系统 反馈控制系统是一种能对输出量与参考输入量进行比 较，并力图保持两者之间的既定关系的系统，它利用输出量 与输入量的偏差来进行控制。应当指出，反馈控制系统不限 于工程范畴，在各种非工程范畴内，诸如经济学和生物学 中，也存在着反馈控制系统。 反馈控制系统的基本组成 被控对象 控制装置(由具有一定职能的各种基本元件组成 ) 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。此外，还有局部反馈通路以及由它构成的内回路。 1.3.3 闭环与开环控制系统的比较 1.4 自动控制系统的分类 开环控制