自动控制第一章绪论.pptVIP

1.1引言1、用于工业过程的自动反馈控制器-飞球调速器1769瓦特发明了飞球调速器，用来与蒸汽机的进气阀连接构成蒸汽机转速的闭环自动调速系统。2、动态特性研究的开始：英国剑桥大学的数学和天文学家艾里在1829-1835系统研究了天文望远镜的速度控制，根据倒立摆离心力的原理首次发现了反馈系统的不稳定性，并利用微分方程分析了这种系统。近代控制理论的逐步形成和发展瓦特改良的蒸汽机艾里瓦特1.1引言3、反馈调节系统稳定性问题的研究：1868英国物理学家麦克斯韦发表了“论调速器”的论文，首次论述该问题。二三阶系统的稳定判据。1895英国劳斯判据和德国数学家赫尔维茨的代数稳定条件；1893李雅普诺夫基于非线性运动的一般运动稳定问题。4、反馈控制系统的频率特性研究：20世纪20年代，电子管放大器的出现，研究如何减少放大倍数增大而导致信号失真的问题。美国贝尔电话实验室的科学家本逐步建立了反馈控制系统的频率特性分析方法。李雅普诺夫1.1引言”积分和微分控制的思想：1922年俄裔美国工程师米诺斯基分析了船舶驾驶控制系统的稳定性。1934年美国麻省理工的赫曾教创立了伺服控制理论，首次提出轨迹跟踪在反馈控制中的重要性；1936年英国工程师考伦德：温度控制系统的PID控制器；1942年美国工程师：PID参数整定准则，至今仍适用；二战期间及战后10年：控制系统的图解分析法和根轨迹综合法，创立根轨迹法的完整理论。现代PID控制器1.1引言1948年美国数学家维纳出版专著“控制论”。1956年我国科学家钱学森出版“工程控制论”。20世纪50年代，人造卫星和空间技术的发展，成为自动控制理论新的发展推动力。极大值原理、动态规划理论、状态空间方法、多变量最优控制和最优滤波理论。20世纪70年代，随着大规模集成电路数字计算机的发展，推动了控制器应用高级控制算法的能力。出现若干控制理论分支：系统辨识、鲁棒控制、协调控制、智能控制等等。(来自互联网)1.1.2控制工程实践1.1引言自动化的核心是控制与系统，控制工程实践是实现自动化的手段。自动化最早出现在汽车工业，其初始概念是指在工业生产（加工、制造等）过程中采用自动控制代替人工控制。1947年美国福特公司正式使用自动化一词，其含义是指加工采用连续方式，生产过程流水式的自动进行。从20世纪70年代开始，我国通过陆续引进国外成套自动化生产线，我国工业生产逐步从局部自动化，发展成今天的全方位、全流程的综合自动化。我国的自动化学术组织：中国自动化学会，1961年成立，第一届理事长钱学森院士。1.2.1人工控制与自动控制人工控制：人工控制是人工操作实现：测量、求误差、控制、再测量、再求误差、再控制的循环过程。1.2自动控制的基本原理1)操作员将期望的液位值(即水位高度)记在大脑中；2)操作员用眼读取实际液位值；3)操作员将液位期望值与实际值比较得出偏差值；4)操作员根据偏差的大小和性质（正负性），决定如何通过用手打开或关闭阀门的方式来调节经过阀门的水量大小，达到维持液位恒定的控制目标。1.2自动控制的基本原理自动控制：没有人直接参与，利用自动控制装置，使工作机械或生产过程自动地按照预定规律运行或使某些物理量按预定要求变化。连杆的长度人的大脑记下期望液位浮子人的眼睛实际液位浮子和连杆人的大脑计算偏差杠杆机构的另一端人的大脑和手判断偏差大小和性质，带动水阀动作，调节水量大小自动控制人工控制1.2自动控制的基本原理可消除误差的液位自动控制系统工作原理如下：（1）用电位器和杠杆机构记下液位期望值的电位器给定值（电位器中点）；（2）浮子作为传感器测量实际液位；（3）电位器和杠杆机构计算出电位器上对应于期望值的给定值与对应于实际值的测量值之间的偏差值（电压值）；（4）放大器与电动机组成的校正环节对偏差的大小和性质进行判断，并据此决定电动机如何转动带动阀门（打开或关闭阀门）去调节水量的大小。（5）只要电位器和杠杆机构比较所得的偏差不为零，则放大器与电动机组成的校正环节连续不断地产生控制作用，即进一步打开或关闭阀门，甚至使阀门达到全开或全闭状态，使液位上升或下降，直到液位恢复到期望值为止。自动控制的基本原理11.2.2开环控制与闭环控制2开环控制系统：系统的输入与输出之间只有前向的信号传递，而没有反向的信号回传。缺点：开环控制系统的控制精度和抑制干扰能力较差。3Mc恒定：ur?,ua?,n?4ur?,ua?,n?5ur恒定：Mc?,n?Mc?,n?61.2自动控制的基本原理Mc恒定：ur?,ue?u1?ua?,n?,