国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制原理中文课件：第一讲 自动控制导论.ppt

《自动控制原理》Theories of Automatic Control 任课教员：韦庆 电 话：74380 教学方式：讲授为主 学习方式：自学 课程性质、地位和任务 《自动控制原理》是与所有工程技术相关的技术基础课—工程中的数学。 课程性质、地位和任务 任务： 掌握控制系统的基本理论 掌握控制系统的分析和设计方法 参 考 书 目 1.《现代控制工程》第四版。 美Katsuhiko Ogata著，卢伯英、于海勋等译，电子工业出版社，2003.7 2.《自动控制原理》，吴麒主编，清华大学出版社，2004.6。 3.《自动控制原理》刘明俊 于明祁 杨泉林编著，国防科技大学出版社，2000.2 参 考 书 目 第一章 控制系统导论 教学要求：（教材第一章） 主要内容：什么是控制？控制系统基本结构，控制理论发展历史 基本要求：掌握控制系统基本结构。 1.1 引 言 1.1 引 言 1.2 控制系统相关概念定义 1.2 控制系统相关概念定义 1.2 控制系统相关概念定义 1.2 控制系统相关概念定义 1.2 控制系统相关概念定义 1.2 控制系统相关概念定义 1.2 控制系统相关概念定义 1.2 控制系统相关概念定义 1.2 控制系统相关概念定义 1.2 控制系统相关概念定义 1.2 控制系统相关概念定义 1.2 控制系统相关概念定义 1.2 控制系统相关概念定义 1.2 控制系统相关概念定义 1.2 控制系统相关概念定义 1.2 控制系统相关概念定义 1.3 控制系统定性研究 1.3 控制系统定性研究 1.3 控制系统定性研究 1.3 控制系统定性研究 1.3 控制系统定性研究 1.3 控制系统定性研究 1.3 控制系统定性研究 1.4 自动控制发展简史 1) 自动控制溯源 希腊水钟的液面控制 1.4 自动控制发展简史 1) 自动控制溯源 蒸汽机转速控制 1.4 自动控制发展简史 1.4 自动控制发展简史 1.4 自动控制发展简史 2）自动控制理论的发展 James Watt 1766年 蒸汽机飞球控制器 J.C Maxwell 1868年 控制理论的数学基础： 微分方程模型 Laplace（1749-1827年） Laplace变换： 线性微分方程的解 Routh（1892）、Hurwitz（1895年） 微分方程的稳定性判据 1.4 自动控制发展简史 2）自动控制理论的发展 Wiener(1948年) 《控制论》：反馈 Nyquist（1932年）频率法稳定性判据 Bode（1927年Bode图控制器设计法） Evans（1948年根轨迹控制器设计法） 20世纪60-70年代 现代控制理论 1.4 自动控制发展简史 1.5 本课程教学安排 1.5 本课程教学安排 第一章 自动控制导论（2） 第二章 控制系统的数学模型（8） 第三章 控制系统的时域稳定性（4） 第四章 时间响应分析（9） 第五章 根轨迹法（4） 第六章 频率响应分析（5） 第七章 控制系统的频率域稳定性 （4） 第八章 反馈控制系统设计（10） 实　验 Matlab辅导、测验等（4） 第一章 小结 1、控制和控制对象 2、控制的两种基本方式： (1)开环控制 (2)闭环控制 3、控制的基本要求：快、准、稳 第一次课 作业 E1.1, P1.1, P1.6, P1.7 P1.19, P1.20, P1.24, DP1.2 作业要求： (1)独立完成 (2)完成控制系统框图绘制 (3)明晰控制系统各部分工作原理 1.6 控制系统举例 1.6 控制系统举例 1.6 控制系统举例 1.6 控制应用举例 古希腊水钟原理图（公元前300年-公元前1年） 浮塞 V1 V2 V3 V1?V2 进水量 V2设定 液面 V2实际 液面 比较器 V2 液面测量 + - 水钟 浮塞液面控制 瓦特蒸汽机转速调节器（1769年） V1 V2 V1?V2进汽量 设定转速Vd 实际转速 比较器 转速测量 蒸汽机 + - 飞球调节阀 1) 自动控制溯源 高炮的控制系统（1945年） Parkinson高炮自动射击系统原理图 飞机 位置 控制器 比较器 电机 方位角测量值 雷达 电位计 数学 解算 控制器 比较器 电机 高低角 测量值 电位计 预期 方位角 预期 高低角 高炮实际 方位角 高炮实际 高低角 根轨迹设计 微分方程 传递函数 状态方程 时域设计方法 拉普