第1章 自动控制原理绪论.pptxVIP

;;引言;杂交水稻之父袁隆平先生的梦想“禾下乘凉”

水稻长得有高粱那么高，子粒有花生米那么大。;引言;习总书记说：少年强，则国家强。;;1.1.1控制系统工作原理;测量实际液面的高度---眼睛

实际液面高度与希望液面高度相比较---大脑

按比较的结果，即液面高度偏差的正负去决定控制动作--手;（2）液位自动控制系统;比较—电位器既起到比较作用又起到理想液位给定作用

测量—浮子起到检测实际水位的作用

执行—电机起到驱动控制阀门的作用;2.汽车车速控制系统;（2）汽车定速巡航控制系统;1.1.1控制系统工作原理;不需要人参与实现参数控制的系统称为自动控制系统。

;2．自动控制系统的特性;;?;;令;矩阵A：表达了系统的结构与参数，代表了系统的固有特性。

矩阵A的主对角元素：反映了状态变量本身的交互作用情况。;;1．按系统线性特性分类;2．按系统信号类型分类;3．按系统参??变化特征分类;4．按系统输出规律分类;（2）随动（伺服）系统

在外界条件作用下，系统的输出能相应于输入在广阔范围内按任意规律变化的系统。

例如汽车转向控制，汽车转向机构不断跟随方向盘的输入，实现转向控制。

（3）程序控制系统

在外界条件作用下，系统的输出按预定程序变化的系统。

例如数控机床、家用洗衣机都是根据事先编制好程序，按照不同的需求选择自动完成工件加工或衣服洗涤过程。;5、按系统控制方式分类;直流电机转速控制系统

被控对象：转台

控制量：转速;（2）闭环控制系统

一个系统以所需要的方框图表示而存在反馈回路;直流电机转速闭环控制系统——实际转速维持在给定转速值上

被控对象：转台

控制量：转速

反馈量：转速;1.2.2闭环自动控制系统组成;闭环自动控制系统的特点

利用输入信息与反馈至输入处信息之间的偏差对系统输出参数进行控制，使被控对象按一定的规律运动。

抗干扰能力强，稳态精度高、动态性能好等。

输入环节、反馈环节、比较环节、控制环节和执行环节组成控制系统的控制器，主要是对被控制对象的控制，而控制效果主要取决于控制装置的设计。;;1.稳定性;2.快速性;3.准确性;自动控制系统的控制对象不同，对稳、快、准的要求侧重也不同。

同一个自动控制系统，稳、快、准也是相互制约的。;;在1800年前勤劳智慧的中国人民就发明了体现抗干扰控制机理的指南车

无论载体车轮向哪个方向行驶，小木人手臂始终指向南方。;1765年，瓦特（JamesWatt）发明了蒸汽机，应用离心式飞锤调速器原理控制蒸汽机的转速。;1868年麦克斯韦（Maxwell）发表的《论调节器》;1872年英国数学家劳斯（E.J.Routh）和1895年赫尔维茨（AdolfHurwitz）先后找到了系统稳定性代数判定方法;研究对象：单输入—单输出线性定常系统

分析方法:传递函数，时域法，频率法，PID调节器

数学工具：常微分方程、复变函数和积分变换。;1932年奈奎斯特（Nyquist）提出Nyquist系统稳定性判据

1938年波特（HendrikWadeBode）将频率响应法进行了系统研究，形成了经典控制理论的频域分析法

1946年埃文斯（Evens）提出线性反馈控制系统根轨迹分析法;西方在1948年由诺伯特·维纳（NorbertWiener，1894年11月26日—1964年3月18日）正式出版了著作《控制论》

标志着控制作为一门单独的学科在西方社会的诞生;1954年中国航天之父钱学森先生出版了著作《工程控制论》大长了中国人志气;研究对象：多输入—多输出系统、时变系统

分析方法：状态空间分析法，最优控制

数学工具：微分方程、线性代数（矩阵理论）及数值计算。;1956年，著名的苏联数学家庞特里亚金

（LevSemyonovichPontryagin）发表了“最优过程数学理论”，并于1961年证明并发表了著名的极大值原理。极大值原理和动态规划为解决最优控制问题提供了理论工具。

解决卫星发射过程火箭的最优控制问题;1960年，美籍匈牙利数学家卡尔曼（Rudolf(Rudi)EmilKálmán）(1930-2016)发表了“OntheGeneralTheoryofControlSystems”等标志性论文，引入了状态空间法分析系统，提出能控性、能观测性、最佳调节器和kalman滤波等概念，奠定了现代控制理论的基础。;1967年，瑞典隆德大学教授阿斯特鲁斯（KarlJohanAstrom）提出了最小二乘辩识，解决了线性定常系统参数估计问题和定阶方法，提出了自启调节器，建立了自适应控制的理论基础，在自适应控制理论和应用方面作出了杰出贡献。;智能控制方法在较深层次上模拟人类大脑的思维判断过程，通过模拟人类思维判断的各种算法实现控制。

主要有模糊控制、