自动控制理论——第一章绪论(宫金林).ppt

* （3）若控制对象是已知的，根据确定的系统数学模型和已知部分的数学模型，求得控制器的数模和控制规律。 （4）按综合确定的数模进行系统分析，验证它在各种信号作用下是否满足要求。若不满足，及时修正。 （5）样机设计制造和试验，验证设计结果。 * 第五节 自动控制理论发展简况 Water Clock 水运仪象台 欧洲工业革命 1750’ Prehistory of Auto Control Primitive Period Classic Period Modern Period 电话世界大战 1910-1945 空间技术电脑时代 1957 * 300BC 古希腊人发明的浮球调节装置 800AD 古阿拉伯人利用浮球进行水钟控制 1086AD 苏颂 韩公廉发明的水运仪象台 水运仪象台 * 1788英国J. Watt用飞球调节控制蒸汽机的速度 气阀 汽机 齿轮传动 飞球调速器 飞球套筒标定高度 （期望的汽机速度） 蒸汽流量的变化量 负载转矩变化量 飞球套筒实际高度 * 1868年，英国 J.C.Maxwell系统分析了反馈控制系统的稳定性 1877年，英国E.J.Routh和1895年A.Hurwitz分别建立了“Routh-Hurwitz Stability Criteria ” 1892年，俄国A.M. Lyapunov完成了博士论文“论运动稳定性的一般问题” 代数判据 稳定性判据 * 1927年，美国H.S. Black 提出了负反馈放大器； 1932年，美国H. Nyquist 提出了基于极坐标的频率域的稳定性判据； 1942年，美国H. Harry 引入了传递函数的概念； 1945年，美国H. W. Bode引入了对数坐标系，使控制系统的频率域响应方法更适于工程应用； 1948年，美国W.R. Evans提出了根轨迹法； * 三个局限性： * 现代控制理论： 状态空间法： 时域法 状态空间模型 可控性、可观性 先进控制理论： 智能控制理论： 让控制器具有智能—生物的智能。解决难以解决的复杂的控制 * 结 束 * * * 控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程，其特点是系统的输出量不会对系统的控制作用发生影响。 * N=U/(Ce*fi)-Ra/(Ce*fi)*Ia：因而给定电压可以直接控制电动机的转速 功率放大器的作用：起到用弱电信号来控制大功率装置的作用 特点： 优点：线路简单、成本低、工作稳定 缺点：控制精度低 * 在控制系统中，控制装置对被控对象所施加的控制作用，若能取自被控量的反馈信息，即根据实际输出来修正控制作用，实现对被控对象进行控制的任务，这种控制原理称为反馈控制原理。正是由于引入了反馈信息，使整个控制过程成为闭合的。因此，按反馈原理建立起来的控制系统，叫做闭环控制系统。在闭环控制系统中，其控制作用的基础是被控量与给定值之间的偏差。 人本身就是一个具有高度复杂控制能力的闭环系统。比如，人可以用手拿到放在桌上的书等物，体现了闭环控制的原理。 * 闭环控制的特点： ① 控制作用不是直接来自给定输入，而是系统的偏差信号，由偏差产生对系统被控量的控制； ② 系统被控量的反馈信息又反过来影响系统的偏差信号，即影响控制作用的大小。这种自成循环的控制作用，使信息的传递路径形成了一个闭合的环路，称为闭环。 ③ 提高了控制精度。 闭环控制系统的典型方框图如图所示。 * 闭环系统的优点是采用了反馈，因而使系统的响应对外部干扰和内部系统的参数变化均相当不敏感。这样，对于给定的控制对象，有可能采用不太精密且成本较低的元件构成精密的控制系统。在开环情况下，就不可能做到这一点。 从稳定性的观点出发，开环控制系统比较容易建造，因为对开环系统来说，不存在稳定性的问题。但是在闭环系统中，稳定性则始终是一个重要问题。因为闭环系统可能引起过调误差，从而导致系统做等幅振荡或变幅振荡。 * 复合控制实质上是在闭环控制回路的基础上，附加一个输入信号（给定或扰动）的顺馈通路，对该信号实行加强或补偿，以达到精确的控制效果。 * * * * 《自动控制理论》 主讲教师：宫金林 山东大学电气工程学院gongjinlin@sdu.edu.cn * 教育部副部长 吴启迪 （2007年全国自动化教育年会） 自动化领域涉及的面非常广泛，除了实际工程应用之外，还包括基础研究、方法论直到哲学研究的内容，这对学生的培养过程就非常的全面；对激发学生的创新能力而言，这个领域可以发挥的作用非常巨大。自动控制是一个内涵非常丰富和美丽的架构。