1 控制系统导论课件.ppt

烟台大学光电信息学院

2010-2011;胡寿松.

自动控制原理简明教程.科学出版社;参考书;参考书;几点要求;第一章控制系统导论;§1-1自动控制的基本原理;(1)人工控制（水箱水位人工控制系统）;(2)自动控制（水箱水位自动控制系统）;当实际水位低于要求水位时，电位器输出电压值为正，且其大小反映了实际水位与水位要求值的差值，放大器输出信号将有正的变化，电动机带动减速器使阀门开度增加，直到实际水位重新与水位要求值相等时为止。

水位自动控制的目的：使偏差消除或减小，使实际水位达到要求的水位值。;空调、冰箱自动调节温度等

数控车床按预定程序自动切削工作

人造卫星准确进入预定轨道并回收

无人驾驶飞机按照预定航线自动升降飞行

工业、农业、交通、通信、生物、医学、环境、经济管理和其它许多社会生活领域中;1.1.2自动控制理论;（1）经典控制理论;1868年，马克斯威尔（J.C.Maxwell）提出了低阶系统的稳定性代数判据。

1895年，数学家劳斯（Routh）和赫尔威茨（Hurwitz）分别独立地提出了高阶系统的稳定性判据，即Routh和Hurwitz判据。

二战期间（1938-1945年）奈奎斯特（H.Nyquist）提出了频率响应理论；1948年，伊万斯（W.R.Evans）提出了根轨迹法。至此，控制理论发展的第一阶段基本完成，形成了以频率法和根轨迹法为主要方法的经典控制理论。;经典控制理论的基本特征：;反馈控制是一种最基本最重要的控制

方式。

引入反馈信号后，系统对来自内部和外部干扰的响应变得十分迟钝，从而提高了系统的抗干扰能力和控制精度。与此同时，反馈作用又带来了系统稳定性问题，正是这个曾一度困扰人们的系统稳定性问题激发了人们对反馈控制系统进行深入研究的热情，推动了自动控制理论的发展与完善。因此从某种意义上讲，古典控制理论是伴随着反馈控制技术的产生和发展而逐渐完善和成熟起来的。;（2）现代控制理论;现代控制理论在数学工具、理论基础和研究方法上不仅能提供系统的外部信息（输出量和输入量），而且还能提供系统内部状态变量的信息。对线性系统或非线性系统，定常系统或时变系统，单变量系统或多变???系统，都是一种有效的分析方法。;1控制系统导论;目前发展：跨越学科界限，向以控制论、信息论、仿生学为基础的智能控制理论深入。

智能控制理论被誉为必威体育精装版一代的控制理论。

智能控制代表性理论：模糊控制、神经网络控制、遗传算法、混沌控制、小波理论、拟人化智能控制、博奕论等。;1.1.3自动控制系统;(1)电动机转速自动控制系统(开环);输入量：给定电压Ua；输出量：电动机转速n

被控对象：机械负载（转速）

控制装置：电压比较器、电压功率放大器K;(2)电动机转速自动控制系统(闭环);2.反馈控制原理;1.1.4反馈控制系统的基本组成;1.1.4反馈控制系统的基本组成;1.1.5基本控制方式;优点：提高系统的抗干扰性；

提高系统控制精度。;2.开环控制方式;开环控制方式优缺点;3.复合控制方式;§1-2自动控制系统示例;1.2.1自动平衡式记录仪;1.2.2飞机俯仰角控制系统;1.2.2飞机俯仰角控制系统;1.2.3电阻炉微型计算机温度控制系统; 开环系统

1.3.1闭环系统(反馈控制)

复合控制;1.恒值控制系统（调节系统）;2.随动系统（伺服系统）;系统特点：给定值是预先未知的、随时间任意变换的函数；要求系统的被控量以尽可能小的误差跟随给定值。

主要任务：使输出跟随输入的变化。

例：火炮跟踪系统。; 连续系统：组成系统各环节的输入、 输出信号均是连续时间

信号的系统。

离散系统：控制系统中信号是离散

时间信号的系统。

采样离散控制系统：控制系统既有连

续时间信号又有离散时

间信号的系统。（工业

计算机控制系统）; 单输入单输出系统SISO

——经典控制理论范畴

多输入多输出系统MIMO

——现代控制理论范畴;在线性控制系统中,组成控制系统的元件都具有线性特性。这种系统的输入/输出关系一般可以用微分方程、差分方程或传递函数等来描述,也可以用状态空间表达式来表示。线性系统的主要特点是具有齐次性和适用叠加原理。;如果线性系统中的参数不随时间变化,则称为线性定常系统;否则称为线性时变系统。本书主要讨论线性定常系统。

在控