控制工程基础完整全套PPT课件.pptx

控制工程基础 （第一章） ;第一章 绪论;1.1 自动控制的基本概念;1.1 自动控制的基本概念;1.1 自动控制的基本概念; 恒温箱工作原理;人工控制恒温箱调节过程：;大脑;;恒温箱自动控制系统工作原理：;给定 信号;从恒温箱控制系统功能框图可见：; 由于存在输出量反馈，上述系统能在存在无法预计扰动的情况下，自动减少系统的输出量与参考输入量（或者任意变化的希望的状态）之间的偏差——反馈控制系统。反馈控制系统具备测量、比较和执行三个基本功能。其控制方式称之为反馈控制——“检测偏差再纠正偏差”。;二、自动控制系统的分类; 开环控制系统;优点：简单、稳定、可靠。若组成系统的元件 特性和参数值比较稳定，且外界干扰较 小，开环控制能够保持一定的精度。; 闭环控制系统;优点：精度高，对外部扰动和系统参数变化不 敏感。 ;闭环控制系统的基本组成;闭环控制系统的基本组成; 又称单变量系统，是指从系统外部变量来描述，系统只有一个输入量和一个输出量，而不考虑系统内部的通道与结构。 ; 又称多变量系统，是指具有多个输入量和多个输出量的系统。一般来说，当系统输入或输出多于一个时，就成为多变量系统。; 公元前1400－1100年，中国、埃及和巴比伦相继出现自动计时漏壶，人类产生了最早期的控制思想。 ; 公元100年，亚历山大的希罗发明开闭 庙门和分发圣水的自动计时装置。; 公元132年，东汉杰出天文学家张衡发明了水运浑象仪，研制出了自动测量地震的候风地动仪。 ; 公元235年，汉朝时期最负盛名的机械发明家马钧研制出了用齿轮传动的自动指示方向的指南车。 ; 公元1637年，明末科学家宋应星所著的《天工开物》记载了有程序控制思想的提花织机结构图。 ; ; 1884年：E. J. Routh提出劳斯稳定性判据。; 1948年：N. Wiener发表《控制论》，标志经典 控制理论基本形成；经典控制理论以传递函数 为基础，主要研究单输入—单输出（SISO）系 统的分析和控制问题； ; 1950年：W. R. Evans提出根轨迹法，进一步充 实了经典控制论；; “工程控制论是关于工程技术领域各个系统自动控制和自动??节的理论。维纳博士40年代提示了控制论的基本思想后，不少工程师和数学博士曾努力寻找通往这座理论; 50年代末60年代初：现代控制理论形成；现代控制理论以状态空间法为基础，主要分析和研究多输入-多输出(MIMO)、时变、非线性等系统的最优控制、最优滤波、系统辨识、自适应控制、智能控制等问题；控制理论研究的重点开始由频域移到从本质上说是时域的状态空间方法。 ; 1956年：庞特里亚金（Понтрягин，Л.С.）提出极大值原理; 接着短短的几十年里，在各国科学家和科学技术人员的努力下，又相继出现了生物控制论，经济控制论和社会控制论等，控制理论已经渗透到各个领域，并伴随着其它科学技术的发展，极大地改变了整个世界。控制理论自身也在创造人类文明中不断向前发展。;;第一艘载人飞船（苏联，1961年，加加林）;人类首次登上月球（美国，1969年）;首架航天飞机（美国，1981年）;和平号空间站（苏联，1986年）;仿人机器人（日本，2001年）;神州五号、六号、七号、八号载人航天成功（中国，2003年，2005年，2008年，2011年）; 勇气号、机遇号火星探测器（美国，2004年）;土卫六探测器（欧盟，2005年）;坦普尔1号彗星深度撞击（美国，2005年）; 嫦娥一号（2007年，中国）;导弹击中卫星（中国，2007年； 美国，2008年）;好奇者号Curiosity （ 美国，2012年）;天鹅号航天飞机Cygnus（ 美国，2014年）; “作为技术科学的控制论，对工程技术、生物和生命现象的研究和经济科学，以及对社会研究都有深刻的意义，比起相对论和量子论对社会的作用有过之无不及．我们可以毫不含糊地说从科学理论的角度来看，二十世纪上半叶的三大伟绩是相对论、量子论和控制论，也许可以称它们为三项科学革命，是人类认识客观世界的三大飞跃。”  ——钱学森 ; 机电工业是我国最重要的支柱产业之一 ，而传统的机电产品正在向机电一体化（Mechatronics）方向发展。机电一体化产品或系统的显著特点是控制自动化。;机器人关节伺服系统;工业机器人;数控机床;自动导引车（AGV）;柔性制造系统（FMS）;对控制系统的基本要求：稳、准、快。; 精（准）确性 ; 快速性 ;