自动控制原理 第1章 自动控制概论.pdf

自动控制原理 自动控制原理 • 随着生产和科技的发展，自动控制技术已经无处不 • 随着生产和科技的发展，自动控制技术已经无处不 在，并发挥着极为重要的作用，已经成为实现工业、 在，并发挥着极为重要的作用，已经成为实现工业、 农业、科学技术和国防现代化必不可少的一门技术。 农业、科学技术和国防现代化必不可少的一门技术。 • 自动控制原理是一门技术基础课程，主要讲述自动 • 自动控制原理是一门技术基础课程，主要讲述自动 控制技术中最基本的理论和分析、设计控制系统的 控制技术中最基本的理论和分析、设计控制系统的 基本方法。 基本方法。 • 自动控制原理可分为经典控制理论、现代控制理论 • 自动控制原理可分为经典控制理论、现代控制理论 和智能控制理论。 和智能控制理论。 第一章 自动控制概论 第一章 自动控制概论 • 1.1 自动控制与自动控制系统的基本概念 • 1.1 自动控制与自动控制系统的基本概念 • 1.2 自动控制系统的基本组成 • 1.2 自动控制系统的基本组成 • 1.3 自动控制系统的分类 • 1.3 自动控制系统的分类 • 1.4 对自动控制系统的基本要求 • 1.4 对自动控制系统的基本要求 自动控制理论发展概述 自动控制理论发展概述 • 1765年，James Watt 发明了蒸汽机离心调速器，是 • 1765年，James Watt 发明了蒸汽机离心调速器，是 当时最具代表性的成果。在使用过程中发现，在某 当时最具代表性的成果。在使用过程中发现，在某 些条件下，蒸汽机转速可能自发地产生剧烈振荡。 些条件下，蒸汽机转速可能自发地产生剧烈振荡。 • 1868年，Maxwell发表了“论调速器”的论文，指出 • 1868年，Maxwell发表了“论调速器”的论文，指出 不应该单独讨论离心锤，必须从整个控制系统出发 不应该单独讨论离心锤，必须从整个控制系统出发 推导微分方程，然后讨论微分方程的稳定性，从而 推导微分方程，然后讨论微分方程的稳定性，从而 分析实际控制系统的稳定性，这样控制系统稳定性 分析实际控制系统的稳定性，这样控制系统稳定性 的分析变成了判别微分方程特征根实部的正负问题。 的分析变成了判别微分方程特征根实部的正负问题。 这篇论文被公认为是自动控制理论的开端。 这篇论文被公认为是自动控制理论的开端。 对于高阶微分方程，求解特征方程的根比较困难。 对于高阶微分方程，求解特征方程的根比较困难。 • 1877年和1895年，Routh和Hurwitz建立了直接 • 1877年和1895年，Routh和Hurwitz建立了直接 根据代数方程的系数判别系统稳定性的准则，这些 根据代数方程的系数判别系统稳定性的准则，这些 方法奠定了经典控制理论中时域分析法的基础。 方法奠定了经典控制理论中时域分析法的基础。 •1932年，Nyquist运用复变函数理论建立了以频率特性 •1932年，Nyquist运用复变函数理论建立了以频率特性 为基础的稳定性判据，奠定了频率响应法的基础。它不 为基础的稳定性判据，奠定了频率响应法的基础。它不 但能判定系统的稳定性，还能给出稳定的裕度。 但能判定系统的稳定性，还能给出稳定的裕度。 •1940年，Bode引入了对数坐标，使得频域分析方法 •1940年，Bode引入了对数坐标，使得频域分析方法 更适合工程应用。 更适合工程应用。 •1942年，Harris提出了传递函数的概念，并把它应用 •1942年，Harris提出了传递函数的概念，并把它应用 到控制领域。传递函数可以把高阶微分方程变成代数方 到控制领域。传递函数可以把高阶微分方程变成代数方 程，为高阶微分方程的分析提供了实用方法。 程，为高阶微分方程的分析提供了实用方法。 •1948年，Evans提出了根轨迹法，该方法指出如何靠 •1948年，Evans提出了根轨迹法，该方法指出如何靠 改变系统中的某些参数来改变控制系统的特性。被广泛 改变系统中的某些参数来改变控制系统的特性。被广泛 地应用到反馈控制系统的分析和设计中