自动控制原理-第一章自动控制的一般概念.ppt

2021 自动控制原理 * 开环控制系统 定义 如果系统的输出量与输入量间不存在反馈的通道，这种控制方式称为开环控制系统。 2021 自动控制原理 * 现代化的工厂 2021 自动控制原理 * 闭环与开环控制系统的比较 闭环控制系统的特点 偏差控制，可以抑制内、外扰动对被控制量产生的影响。精度高、结构复杂，设计、分析麻烦。 开环控制系统的特点 顺向作用，没有反向的联系，没有修正偏差能力，抗扰动性较差。结构简单、调整方便、成本低。 2021 自动控制原理 * 棉纺厂 2021 自动控制原理 * 1.4 自动控制系统的分类 开环控制 闭环控制(反馈控制) 复合控制 按控制方式分 2021 自动控制原理 * 机械系统——恒张力系统 电气系统 机电系统——全自动照相机，光机 电结合 液压系统——伺服液压缸，汽车发动机，大型的仿真模拟台 气动系统 生物系统 按 元 件 类? 型 分 2021 自动控制原理 * 按系统功用分 温度控制系统 压力控制系统 位置控制系统 ? ? ? 2021 自动控制原理 * 线性系统 非线性系统 连续系统 定常系统 时变系统 确定性系统 不确定性系统 按系统性能分 离散系统 2021 自动控制原理 * 恒值控制系统 随动系统 程序控制系统 按参据量变化规律分 自动控制原理 自动控制原理 自动控制原理 自动控制原理 自动控制原理 自动控制原理 自动控制原理 自动控制原理 自动控制原理 自动控制原理 自动控制原理 自动控制原理 自动控制原理 自动控制原理 * 自动控制原理 自动控制原理 * 第1讲 自动控制的一般概念 自动控制原理 * 第一章 自动控制的一般概念 1.1 引言 1.2自动控制系统示例 1.3闭环控制和开环控制 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对本课程的基本要求 自动控制原理 * 历史的回顾 18世纪，James Watt 为控制蒸汽机速度设计的离心调节器，是自动控制领域的第一项重大成果。 1922年，Minorsky研制出船舶操纵自动控制器，并证明了从系统的微分方程确定系统的稳定性的方法。 1932年，Nyquist提出了一种根据系统的开环频率响应(对稳态正弦输入)，确定闭环系统稳定性的方法。 1934年，Hezen提出了用于位置控制系统的伺服机构的概念，讨论了可以精确跟踪变化的输入信号的机电伺服机构。 自动控制原理 * 19世纪40年代，频率响应法为闭环控制系统提供了一种可行方法，Evans提出并完善了根轨迹法。 19世纪50年代末，控制系统设计问题的重点从设计许多可行系统中的一种系统，转到设计在某种意义上的最佳系统。 19世纪60年代，数字计算机的出现为复杂系统的基于时域分析的现代控制理论提供了可能。 从1960年到1980，确定性系统、随机系统的最佳控制，及复杂系统的自适应和学习控制，都得到充分的研究。 从1980年到现在，现代控制理论进展集中于鲁棒控制、H∞控制及其相关课题。 自动控制原理 * 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 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。 自动控制原理 * 1.2 术语 自动控制 对象 过程 系统 扰动 反馈控制 反馈控制系统 随动系统 自动调整系统 过程控制系统 自动控制原理 * 1 自动控制 在无人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定要求进行。 2 对象 是一个设备，它是由一些机器零件有机地组合在一起的，其作用是完成一个特定的动作。在下面的讨论中，称任何被控物体（如加热炉、化学反应器或宇宙飞船）为对象。 3 过程 称任何被控制的运行状态为过程，其具体例子如化学过程、经济学过程、生物学过程。 4 系统 完成一定任务的一些元、部件的组合。 自动控制原理 * 5 扰动 6 反馈控制 扰动是一种对系统的输出产生不利影响的信号。如果扰动产生在系统内部称为内扰；扰动产生在系统外部，则称为外扰。外扰是系统的输入量。 反馈控制是这样一种控制过程，它能够在存在扰动的情况下，力图减小系统的输出量与参考输入量（也称参据量）（或者任意变化的希望的状态）之间的偏差，而且其工作正是基于这一偏差基础之上的。 2021 自动控制原理 * 反