控制工程基础-全套课件.pptx

第一章绪论;控制工程基础：主要阐述有关自动控制技术的基础理论。

自动控制：就是在没有人直接参与的情况下，使生产过程或被控对象的某些物理量准确地按照预期的规律变化。

;恒温箱人工控制;恒温箱自动控制;液面人工控制;液面自动控制;热力系统的人工反馈控制;热力系统的自动反馈控制;家用冰箱温控系统;车速控制;控制论的发展;1884年：Routh提出劳斯稳定性判据

1892年：Lyapunov提出李雅普诺夫稳定性理论

1895年：Hurwifz提出赫尔维茨稳定性判据

1932年：Nyquist提出奈奎斯特稳定性判据

1945年：Bode提出反馈放大器的一般设计方法;1948年：Wiener发表《控制论》，标志经典控制理论基本形成：以传递函数为基础，主要研究单输入、单输出、线性、定常系统的分析与设计问题

1950年：Evans提出根轨迹法，进一步充实了经典控制论

1954年：钱学森发表《工程控制论》;50年代末60年代初：现代控制理论形成：以状态空间法为基础，主要研究多输入、多输出、非线性、时变系统的分析与设计问题；控制理论研究的重点开始由频域移到从本质上说是时域的状态空间方法。;1956年：Pontryagin蓬特里亚金提出极大值原理

1957年：Bellman提出动态规划理论

1960年：Kalman提出卡尔曼滤波理论

1960~1980年：确定性系统的最优控制、随机系统的最优控制、复杂系统的自适应和自学习控制

1980年迄今：鲁棒控制、控制、非线性控制、智能控制等;控制论的研究对象与任务;开环控制和闭环控制;开环控制和闭环控制;开环控制和闭环控制;闭环控制系统的组成;控制系统的分类;恒值控制系统

系统输入量为恒定值。控制任务是保证在任何扰动作用下系统的输出量为恒值。如：恒温箱控制。

程序控制系统

输入量是按已知的规律变化的，将输入量按其变化规律编制成程序，由程序发出控制指令，系统按照控制指令的要求运动。如：数控加工。

随动系统（伺服系统）

系统输入量的变化规律是未知的，当输入量发生变化时，要求输出量能迅速、平稳、准确的复现控制信号的变化规律。如：自动瞄准系统。;连续控制系统

系统中各部分传递的信号都是连续时间变量。以微分方程来描述系统的运动状态，并用拉氏变换法求解微分方程。

能用线性微分方程描述的系统称为线性系统，不能用线性微分方程描述、存在着非线性部件的系统称为非线性系统。

离散控制系统

系统中某一处或几处的信号是以脉冲序列或数字量传递。

用差分方程来描述系统的运动状态，用Z变换法引出脉冲传递函数来研究系统的动态特性。;控制系统的基本要求;控制系统举例;导弹，卫星，航天器，探测器;智能机器人;智能机器人;无人驾驶;汽车自动焊接生产线;自动立体仓库;注塑机;自动搬运车;第二章系统的数学模型;微分方程（连续系统）

差分方程（离散系统）

状态方程

传递函数（连续系统）

脉冲传递函数（离散系统）

频率特性

;概述——线性系统和非线性系统;系统的微分方程;机械系统;列写如图所示机械系统的微分方程

1.明确系统的输入与输出：

输入为，输出为

2.根据牛二律，列写微分方程：

3.整理：;列写图示机械回转系统的微分方程;基尔霍夫电流定律、电压定律;电气系统——无源RCL电路;电气系统——两级RC电路串联（负载效应）;（1）分析元件关系，确定系统输入、输出量；

（2）从系统输入端开始，列写出各环节的微分方程；

（3）简化原始微分方程、对非线性项进行线性化处理、考虑负载效应等；

（4）消除所列微分方程的中间变量，得到描述系统的输入量、输出量之间关系的微分方程；

（5）将与输出量有关的各项放在微分方程等号的左端，与输入量有关的各项放在微分方程等号的右端，并且各阶导数项按降幂排列。;拉普拉斯变换和逆变换;典型函数的拉普拉斯变换;典型函数的拉普拉斯变换;典型函数的拉普拉斯变换;典型函数的拉普拉斯变换;典型函数的拉普拉斯变换;(6)指数函数;拉普拉斯变换的性质;由拉氏变换的线性性质可知，;拉普拉斯变换性质;拉普拉斯变换性质;拉普拉斯变换性质;拉普拉斯变换性质;拉普拉斯变换性质;拉普拉斯变换性质;拉普拉斯变换性质;拉普拉斯变换性质;拉普拉斯变换性质;拉普拉斯变换性质;拉普拉斯变换性质;已知，，求的拉氏变换。;已知，求和。;拉普拉斯逆变换;拉普拉斯逆变换;拉普拉斯逆变换—①只含不同实数的极点;试求的拉氏逆变换;解：;拉普拉斯逆变换—②含有共轭复极点;试求的拉氏逆变换;则;拉普拉斯逆变换—③含有多重极点;

;传递函数