自动控制的基本控制原理与方式.pptVIP

线性控制系统和非线性控制系统按照系统是否满足叠加原理，系统可分为线性系统和非线性系统两类。线性控制系统组成控制系统的元件都具有线性特性；输入输出关系一般可以用微分方程、差分方程、传递函数以及状态空间表达式来描述；线性系统的主要特点是满足叠加原理；可叠加性若输入x1(t)产生输出y1(t)；输入x2(t)产生输出y2(t)；输入x1(t)+x2(t)产生输出y1(t)+y2(t)；这就是可叠加性。齐次性若输入x1(t)产生输出y1(t)，当输入为ax1(t)时，则输出为ay1(t),这就是齐次性因此，线性系统满足叠加原理。反之，满足叠加原理的系统是线性系统。叠加原理：控制系统中，若至少有一个元件具有非线性特性；01一般不具有齐次性，也不适用叠加原理；02输出响应和稳定性与输入信号和初始状态有很大关系；03也有时变和定常系统之分；04严格地讲，绝对线性的控制系统（或元件）是不存在的。05非线性控制系统按照输入信号分类，控制系统可分为定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。定值控制控制系统、随动控制系统和程序控制系统输入信号是恒值，要求被控变量保持相对应的数值不变室温控制系统、直流电机转速控制系统定值控制系统（r(t)=const.）2、随动控制系统输入信号是未知的随时间任意变化的函数，要求被控量以尽可能小的误差跟随输入信号的变化。又称为跟踪系统。函数记录仪，雷达系统。输入信号是按预定规律随时间变化的函数，要求被控量迅速、准确的复现输入信号。数控机床。3、程序控制系统1-1自动控制的基本控制原理与方式1-2基本控制方式1-3控制系统的类型1-4对控制系统的基本要求第一章自动控制的一般概念1-1自动控制的基本控制原理与方式

一、自动控制基本术语人工控制控制器减速器电动机电位器浮子用水开关Q2Q1cifSM2、自动控制（1）自动控制(automaticcontrol)在无人直接参与的情况下，通过控制装置使被控对象或过程自动地按照预定要求进行。（2）被控对象(controlledobject)被控制的工艺设备、机器或生产过程。被控对象是控制系统的主体，例如火箭、锅炉、机器人、电冰箱等。控制装置则指对被控对象起控制作用的设备总体，有测量变换部件、放大部件和执行装置。在上述例子中，被控对象为水箱。（3）自动控制系统(automaticcontrolsystem)是指能够对被控对象的工作状态进行自动控制的系统，它由被控对象和控制装置组成。被控量(controlledvariable)表征被控对象运行情况且需要控制的物理量。被控量又称输出量、输出信号。偏差(error)参考输入信号与反馈信号之差称为偏差信号（e=r-y）。给定值(setvalue)是作用于自动控制系统的输入端并作为控制依据的物理量。给定值又称输入信号、参考输入。除给定值之外，凡能引起被控量变化的因素，都是干扰。干扰又称扰动。干扰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。（6）干扰量(disturbance)通过测量、比较而得到偏差，由偏差产控制作用而使偏差消除或减少，使被控量趋近于要求值。又称为反馈控制系统。（7）反馈控制系统(feedbackcontrolsystem)自动控制理论(automaticcontroltheory)研究自动控制系统共同规律的一门科学。解决的基本问题：建立系统的数学模型（建模）分析控制系统的性能（分析）控制系统的综合与校正——控制器设计（综合）自动控制原理研究的主要内容经典控制理论现代控制理论研究对象单输入、单输出系统（SISO）多输入、多输出系统（MIMO）数学模型传递函数状态方程研究手段频域法、根轨迹法状态空间方法研究目的系统综合、校正最优控制、系统辨识、最佳估计、自适应控制二、自动控制系统的组成用“○”号代表比较元件，“—”号代表两者符号相反，“+”号代表两者符号相同。信号沿箭头方向从输入端到达输出端的传输通路称前向通路；系统输出量经测量元件反馈到输入端的传输通路称主反馈通路。前向通路与主反馈通路共同构成主回路。此外，还有局部反馈通路以及由它构成的内回路。（1）被控对象被控制的工艺设备、机器或生产过程。（水箱）（2）测量元件其职能是测量被控制的物理量二、自动控制系统的组成（5）放大元件将比较元件给出的偏差进行放大，用来推动执行元件去控制被控对象。（3）给定元件其职能是