电气工程基础-自动控制理论-自控01.ppt

自动控制原理

AutomaticControlSystems主讲：杨苹课程的主要内容目的：研究自动控制的共同规律自动控制：在无人直接参与的情况下，利用控制装置，自动地操纵机器或生产过程，使其具有希望的状态或功能。主要内容：自动控制系统的分析与设计（综合）全书的章节第一章自动控制概论第二章控制系统的数学模型第三章线性系统的时域分析法第四章根轨迹法╳第五章频域响应分析法第六章线性系统的校正方法第七章线性离散系统第八章非线性控制系统╳第九章线性定常系统的状态空间分析与综合我们的任务自动控制系统的分析与设计（综合）(1)提高生产率;(2)改善装置或系统的性能。从简单的了解开始1.1.1自动控制理论及应用自动控制理论:研究自动控制的共同规律的学科。主要研究工程领域的自动控制。自动控制的概念:在无人直接参与的情况下，利用控制装置，自动地操纵机器或生产过程，使其具有希望的状态或功能。实现自动控制的手段：自动控制系统1.1.1自动控制理论及应用系统：由相互关联和作用的若干组成部分按一定结构组成的具有特定功能的整体。自动控制系统：具有自动控制功能的系统。自动控制技术的应用：工农业、航空航天军事、民用一般的自动控制系统框图1.1.2自动控制理论的发展（1）工业化促使自动控制装置产生最早工业应用的自动装置：1769年Watt发明的飞球式蒸汽机调速器。（凭借直觉的实证性发明）J.C.Maxwell.OnGovernors.Proc.oftheRoyalSocietyofLondon.16,1868.用微分方程建立了一类调节器的数学模型，发展了与控制理论相关的数学理论。1.开环控制系统优点：简单，快速缺点：对扰动没有抑制能力（如外扰引起n变化）2.闭环控制系统3.复合控制系统1.2.2按输入信号特征分类1、恒值控制系统2、随动控制系统3、程序控制系统1、恒值控制系统输入量为给定值输出量的任务是克服扰动，得到对应于输入量的恒定值例如：电动机的转速控制系统2、随动控制系统输入信号是未知的时变函数输出量的任务是精确地、快速地跟踪输入信号例如：雷达跟踪系统3、程序控制系统输入量按照既定的规律变化系统的过程按照预定的程序进行例如：数控机床控制系统1.2.3按所使用的数学方法分类1、连续系统和离散系统2、线性系统和非线性系统3、定常系统和时变系统1、连续系统和离散系统若系统中的信号全部为时间的连续函数，称为连续系统。连续系统采用微分方程来描述系统中只要有一处信号为脉冲序列或数字编码信号，则称为离散系统，如采样离散控制系统。离散系统常用差分方程表示。2、线性系统和非线性系统线性系统的特点：可应用迭加原理处理输入和输出间关系。如线性电路的全响应等于零输入响应和零状态响应之和。2、线性系统和非线性系统非线性系统的特点：不适用迭加原理。但对于非线性不很严重的环节，通常可在一定范围内将非线性特性线性化，将其近似为线性环节来处理，这样，非线性系统就线性化为线性系统。例如，铁磁材料的非线性饱和特性的线性化处理。3、定常系统和时变系统若a(t)、b(t)、c(t)中的任一个随着时间而变化，则称为线性时变系统，例如巡航导弹的质量为时变参数，该系统为时变系统。线性时变系统仍为线性系统，但其分析与综合都极为复杂。1.2.1稳定性稳定性的概念稳定性是系统正常工作的前提1.2.2动态性能动态性能：系统过渡过程的快速性和振荡性上升时间调整时间超调量1.2.3稳态性能稳态性能：系统的控制精度系统从一个稳态过渡到另一个稳态后的精度系统达到稳态时的稳态误差整体思路在下面的微分方程中，若a(t)、b(t)、c(t)在系统的动态过程中保持不变（如a(t)=a等），则系统称为线性定常系统3、定常系统和时变系统1.3对控制系统的基本要求1.2.1稳定性1.2.2动态性能1.2.3稳态性能*第一章自动控制概论1.1引言1.2自动控制的分类1.3对控制系统的基本要求1.1引言1.1.1自动控制理论及应用1.1.2自动控制理论的发展负反馈：使误差消除。

对被控对象建模，整定PID控制参数，得到控制作用U，使得被控对象的输出符合要求。被控制量偏差给定值