《自动控制原理》李素玲 教材配套PPT第一章第一节.ppt

第一章 绪论 1. 1 引言 1. 2 自动控制系统概述 1. 3 自动控制系统的分类 1. 4 对控制系统的要求及任务 主要内容 1.自动控制的基本原理 2.概念：自动控制、受控对象、控制器、被控量等 3.自动控制系统的基本控制方式和组成 4.自动控制系统的分类 5.根据系统原理图画方框图的方法 6.对控制系统的基本要求 重 点 与 难 点 1、自动控制的基本原理与基本方式 2、根据系统原理图画方框图的方法 什么是自动控制? 20世纪40~50年代 ? 经典控制理论 （频域法或复频域法）核心：传递函数，稳定性、稳定裕度等特点：图形方法，直观简便，设置参数少， （以简单控制结构获取相对满意的性能） 适用范围：单输入单输出（SISO）系统数学基础：复变函数，积分变换 60 ~70年代 ? 现代控制理论（状态空间法）核心：状态变量的能控、能观性， 系统性能的最优化特点：时域法，统一处理SISO、MIMO系统， 有完整的理论体系 数学基础：线性代数，矩阵理论缺点：对系统的数学模型精度要求高， 实际性能达不到设计的最优， 所需状态反馈难以直接实现 70年代~现在 ? 多种新型控制理论 多变量频域控制理论① 经典SISO→MIMO；② 基于互质分解的全新的频域优化理论 鲁棒控制（robust control）鲁棒性（robustness）：系统存在模型误差或 受到扰动时仍能保持良好性能的能力鲁棒控制：使系统具有良好鲁棒性的控制 * * 第一章 绪论 根据系统原理图画方框图的方法 难 点 重 点 第一章 绪论 1. 1 引 言 自动控制理论是研究自动控制共同规律的一门科学，目前已形成工程控制论、生物控制论、经济控制论和社会控制论等多个分支。 1.1.1 自动控制理论及应用 控制论的创始人是美国数学家维纳，他的全名是诺伯特·维纳（Norbert Wiener，1894-1964） 。 第一章 绪论 维纳1894年11月26日生于密苏里州的哥伦比亚，1964年3月18日卒于斯德哥尔摩。维纳在其50年的科学生涯中，先后涉足哲学、数学、物理学和工程学，最后转向生物学，在各个领域中都取得了丰硕成果，称得上是恩格斯颂扬过的、20世纪多才多艺和学识渊博的科学巨人。他一生发表论文240多篇，著作14本。他的主要著作有《控制论》(1948)、《维纳选集》(1964)和《维纳数学论文集》(1980)。维纳还有两本自传《昔日神童》和《我是一个数学家》。 维纳简介 第一章 绪论 1945年维纳把反馈的概念推广到生物等一切控制系统，1948年出版了名著《控制论》，为控制论奠定了基础。 自动控制理论（续） 1954年“中国导弹之父”钱学森（1911.12.11～2009.10.31）全面地总结和提高了经典控制理论，在美国出版了用英语撰写的、在世界上很有影响的《工程控制论》一书。 第一章 绪论 工程控制论是控制论中的一个重要分支，主要研究工程领域的自动控制。 自动控制理论（续） 就是指在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使整个生产过程或设备自动地按预定规律运行，或使其某个参数按要求变化。 第一章 绪论 自动控制技术的应用 当前，自动控制技术已在工农业生产、交通运输、国防建设和航空航天事业等领域获得广泛应用。 比如：人造地球卫星的发射成功与安全返回。 第一章 绪论 自动控制技术的应用（续） 导弹的准确击中目标 雷达系统的准确跟踪目标 第一章 绪论 自动控制技术的应用（续） 数控车床按照预定程序自动地切削工件 第一章 绪论 安全、快捷、舒适、准点 自动控制技术的应用—交通系统 第一章 绪论 自动控制技术的应用—家用电器 电扇：控制转速 电冰箱、空调、电饭煲：控制温度 洗衣机：控制水位、强弱、时间等 第一章 绪论 自动控制理论及应用（续） 自动控制技术的应用，推动了控制理论的发展；而自动控制理论的发展，又指导了控制技术的应用，使其进一步完善。 随着生产和科学技术的发展，自动控制技术已渗透到各种学科领域，成为促进当代生产发展和科学技术进步的重要因素。 第一章 绪论 1.1.2 自动控制理论的发展概况 按其发展的不同阶段，自动控制理论分为经典 控制理论和现代控制理论两大部分。 经典控制理论也就是自动控制原理，是20世纪 40年代到50年代形成的一门独立学科。早期