控制工程第01章_绪论.ppt

* 系统方块图：将系统中不同功能的元件用方块表示，并将他们各自的输入和输出信号，按照其在系统中工作的顺序逐个连接而成，从而表明系统工作原理的图形。 书上第59页又称：结构方块图，另外相应地还有一种类似的图叫做函数方块图。书上后面的用法实际是不分的，这两种图，书上都叫“系统方块图” ，如在第66页上图2.35、图2.40、及图2.42中，函数方块图也叫系统方块图。如果你去看英文参考书的话，也是不分的，都叫做Block Diagram。但如果你去看别的中文参考书的话，那各种各样的叫法多了：“方框图”、“框图”等，再加上“结构”、“功能”、或“原理”等限定词。我看了几本书，给我的印象是，用“系统方块图”这种叫法的书也蛮多的。 我个人感觉： 1）只要能明白意思就行，没必要搞那么复杂； 2）如果一定要区分的话，把他们分别叫作原理框图、函数框图比较贴切：就是说，一方面，比较能够表达这些图的本意；另一方面，只用四个字，也比较间洁。 所以说，本书第一章所讲的“系统方块图”，实际上指的是“原理框图”，而第二章所讲的“系统方块图”，实际上指的是“函数框图”。但考试的时候要特别注意，要看清楚题目要求的“系统方块图”到底那种，因为这种题型是往年必考的。 * 见教材p.17，习题1.7 * 介绍了开环和闭环的概念后，顺便也介绍一下程序控制，但这不是本课程要研究的内容． * * * 正弦信号在这门可程里是一种十分重要的信号。问题：为什么我们对正弦信号特别感兴趣？ 1）周期循环、幅值有限，因而可以长时间、不间断地产生；特别适合做动态模型试验。 2）任何周期循环的信号（方波、锯齿波、三角波），都可以通过富里叶变换表示成正弦波。 (方程系数与时间的关系) → 定常(时不变)、非定常(时变*) 按系统自身特性(输入输出可否叠加) → 线性控制系统：由线性元件组成，输入输出问具有叠加性和均匀性性质。以线性微分方程来表述。 非线性控制系统：系统中有非线性元件，输入输出间不具有叠加性和均匀性性质。用非线性微分方程来表述。 Part 1.4.2 自动控制系统的研究方法 综合(synthesis)： 在已知被控对象和合定性能指标的前提下，寻求控制规律，建立一个能使被控对象满足性能要求的系统。 分析(analysis)： 在给定系统的条件下，将物理系统抽象成数学模型，然后用已经成熟的数学方法和先进的计算工具来定性或定量地对系统进行动、静态的性能分析。 自动控制研究的三个基本问题： 建立数学模型 系统性能分析 控制器设计 典型控制信号： 阶跃信号 等速和等加速信号 脉冲信号 正弦信号 正弦信号 阶跃信号 卸载?加载 A=1时称为单位阶跃信号 ≥ ! 区间左连续 脉冲信号 单位脉冲信号 ≥ 等速和等加速信号 干扰、 电压不稳、 风载荷 随机信号 速度信号 加速度信号 ≥ Part 1.4.3 授课内容 自动控制基本原理 物理系统的数学模型 频率特性 控制系统的稳定性分析 控制系统的误差分析 控制系统的瞬态响应分析 控制系统的综合和校正 根轨迹法 非线性控制系统 控制理论基础 (I) 对象：单变量时不变连续系统 目标：稳、准、快 任务：分析、设计 Matlab 与控制系统 Break Part 1.5 控制理论的历史和发展 前期控制 (1400BC-1900) 经典控制 (1935-1950) 现代控制 (1950-Now) 工业机器 空间技术 控制理论 中国，埃及和巴比伦出现自动计时漏壶(1400BC-1100BC)。 亚历山大的希罗发明开闭庙门和分发圣水等自动装置(100年)。 中国张衡发明水运浑象，研制出自动测量地震的候风地动仪(132年)。 希腊Philon发明了采用浮球调节器来保持燃油液面高度的油灯。 (BC250年)。 前期控制（1400BC-1900） 中国马钧研制出用齿轮传动的自动指示方向的指南车(235年) 中国明代宋应星所著《天工开物》记载有程序控制思想(CNC)的提花织机结构图(1637年) 英国J. Watt用离心式调速器控制蒸汽机的速度(1788年) 英国J. C. Maxwell发表“论调速器”(On Governors)论文(1868年) 英国E.J. Routh建立Routh判据(Routh-Hurwitz Stability Criteria)(1875年) 俄国A.M. Lyapunov博士论文“论运动稳定性的一般问题” (1892年) 美国N. Minorsky研制出用于船舶驾驶的伺服结构，提出PID控制方法(1922)。 美国E. Sperry以及C. Mason研制出火炮控制器(1925)，气压反馈控制器(1929)。 经典控制（1935-1950） 美国H.S