自动控制原理 教学课件 ppt 作者 王锁庭 李洪涛 主编第1章 自动控制的基本知识.ppt

交通系统： 制造系统： 家用电器： 电扇：控制转速 机器人： 自动控制的应用领域 军事工业 航空航天 制造业 机器人 流程工业 电子工业 家用电器 交通系统，楼宇系统，经济系统，社会系统 … 第1章 自动控制的基本知识 * 1.1自动控制系统术语 1.2开环控制和闭环控制 1.3自动控制系统的组成与工作原理 1.4对自动控制系统的基本要求 第1章 自动控制的基本知识 1.1自动控制系统术语 1.1.1自动控制系统的概述 　　自动控制技术在工农业生产、国防、航空航天等各个领域中起着重要的作用！　 　　广泛应用于各种工程学科领域，并扩展到生物、医学、环境、经济管理和其它许多社会生活领域。　　　 　　独立的学科并与其它学科相互渗透、相互促进。 　《自动控制原理》是自动控制技术的基础理论，是一门理论性较强的工程科学。 　　现代的工程技术人员和科学工作者，必须具备一定的自动控制理论基础知识！ 航空航天领域广泛应用 导弹的准确击中目标， 雷达系统的准确跟踪目标； 军事领域应用 安全、快捷、舒适、准点 数控机床 加工生产线 自动码垛机器人 自动包装机器人 电冰箱、空调、电饭煲：控制温度 洗衣机：控制水位、强弱、时间等 拉提琴 灵巧手 排 爆 步行 吹笛 足球比赛 钢铁、石化、造纸、制药等 ?美国MIT的N. Wiener于1948发表《控制论》(Cybernetics)，标志着控制论学科的诞生。　 　1877年，劳斯(E．Routh)和1895年赫尔维茨(A．Hurwith)分别独立地提出了关于判断控制系统稳定性的代数判据。 　1932年奈奎斯特(H．Nyquist)在研究负反馈放大器时创立了有名的稳定性判据，并提出了稳定裕量的概念。 　1945年伯德(H.W.Bode)提出了分析控制系统的另一种图解方法即频率法。 　1948年伊万斯(w. K．Evans)又创立了根轨迹法。 　50年代中期，经典控制理论又添加了非线性系统理论和离散控制理论，从而形成了完整的理论体系。 1.1.1自动控制系统的概述 　60年代初又形成了现代控制理论。 　1956年庞特里亚金提出了极大值原理。 　1957年贝尔曼(K．Bellman)提出了动态规划。 　1961年卡尔曼(R．E．Kalman)提出了最优滤波理论以及状态空间方法的应用。 　从60年代至今，现代控制理论义有巨大的发展，并形成了若干学科分支．如线性系统理论、最优控制理论、动态系统辨识、自适应控制、鲁棒控制理论、复杂大系统理论等。 1.1.1自动控制系统的概述 1.1.2自动控制系统的概念及术语 自动控制： 在无人直接参与下，利用控制装置操纵受控对象，使受控对象的被控量按给定信号变化规律去变化。 自动控制系统： 完成自动控制过程的所有元件与装置组成的整体称为自动控制系统。 （1）概念 控制量:阀门开度（蒸汽流量） 例1 水温人工控制系统 受控对象:水箱 系统的构成： 被控制量:水温 蒸汽通过热传导器件把热量传递给水,水的温度与蒸汽的流量成正比. 手动调节阀门的开度，从而调节蒸汽的流量,来控制水的温度. 但人工难以实现稳定的高质量控制. 例2 水温自动控制系统 系统中增加了： 控制器 电机 加入给定信号 工作原理： 检测实际温度 产生控制信号 通过电机调节阀门的开度 从而调节蒸汽流入，控制水的温度. 实现没有人直接参入的自动水温控制. 控制器 （2）系统术语 给定信号：也叫参考输入，给定量或给定值，它是控制着输出量变化规律的指令信号，是时间的函数。 被控量：要求被控对象中按一定规律变化的物理量，又称输出量，它与输入量之间保持一定的函数关系。 反馈信号：由系统(或元件)输出端取出并反向送回系统(或元件)输入端的信号称为反馈信号。反馈有主反馈和局部反馈之分。 偏差信号：它是指参考输入与主反馈信号之差。 误差信号：指系统输出量的实际值与期望值之差，简称误差。 扰动信号：简称扰动或干扰、它与控制作用相反，是一种不希望的、影响系统输出的不利因素。扰动信号既可来自系统内部，又可来自系统外部，前者称内部扰动，后者称外部扰动。 前向通道：指系统从输入端到输出端的单方向通道。 反向通道：指系统从输出端到输入端的反方向通道。 1. 按信号传递路径划分 (1)开环控制系统 (2)闭环控制系统 2. 按系统功用划分 (1)恒值调节系统(自动调节系统) (2)随动系统(跟踪系统) (3)程序控制系统 1.1.3自动控制系统的分类 3. 线性系统和非线性系统 线性系统的主要特征是具有齐次性和叠加性。 (1)线性系统 (2)非线性系统 在系统中只要有