自动控制原理-第一章-绪论.ppt

自动控制原理 哈佛大学图书馆馆训 1.现在睡觉的话，会做梦；而现在学习的话，会让梦实现。 2.我无所事事的度过了今天，是昨天死去的人们所期望的明天。 3.学习不是人生的全部，但学习都征服不了，那你还能做什么？ 4.今天不想走，明天就要跑了。 5.此刻睡觉的口水将变成明天流下的泪水。 第1章　绪论 主要内容 　　1.1 引言 1.2 自动控制的基本知识 1.3 自动控制系统的分类 1.4 自动控制系统的基本组成 1.5 对控制系统的要求 1.6 自动控制理论的发展概况 自动控制的起源 在当今时代，自动控制所起的作用越来越重要： 空间飞行器的导航和控制系统 制造业中的控制系统 工业过程控制系统 通讯系统的控制 控制论的提出 维纳著《控制论，或关于在动物和机器中控制与通讯的科学》，1948年出版 维纳(1894-1964)，美国数学家，控制论创始人 钱学森的《工程控制论》英文版(Engineering Cybernetics)，1954 年出版。 工程控制论则被界定为研究控制论这门科学中能够直接用在控制系统工程设计的那些部分. 钱学森指出控制论在系统科学体系结构中的定位，为复杂巨系统的建模、分析、运筹和控制问题提供了理论基础和方法论依据。 如何学好这门课程？ 1、认真掌握基本原理； 2、多看参考书，多做练习题，分析实例； 3、利用Matlab软件进行计算机辅助分析。 经典教材 胡寿松主编，自动控制原理，第四版，科学出版社，2001。 绪方胜彦著，卢伯英等译，现代控制工程，第四版，电子工业出版社。 Richard C.Dorf等著，谢红卫等译，现代控制系统，第八版，高等教育出版社。 推荐阅读 《控制论》，维纳著. 《工程控制论》，钱学森著. 《信息爆炸时代的控制》—关于控制、动力学和系统未来方向的专家小组报告，2002年6月30日 网络资源 国防科学技术大学生自动控制原理精品课程网站 /zdkz/view.asp?classid=12id=78 1.2 自动控制和自动控制系统 自动控制系统的任务可概括为： 使对象的被控量等于给定值，c(t)=r(t) 2.系统方框图 3.反馈与反馈控制的概念 反馈 — 系统的输出经过测量、变送元件送回系统的输入端，这一过程称为反馈。若反馈信号与给定值信号极性相反，则称为负反馈；若极性相同，则称为正反馈。 由前向通道、反馈通道形成一个闭合回路，称为闭环控制系统。由于具有反馈，也称“反馈控制系统”。 反馈控制是自动控制系统最基本的控制方式，也是应用最广泛的一种控制系统。 1.3 自动控制系统的分类 常用的自动控制系统分类方法包括： 按信号的传递路径来分 按系统输入信号的变化规律不同来分 按系统传输信号的性质来分 按描述系统的数学模型不同来分 其它分类方法 1.3.1 按信号的传递路径分类 开环控制的特点： （1）结构简单，成本低，调整方便； （2）在系统方框图中，作用信号是单方向传递的 （3）控制器无法克服扰动，自动修正偏差； 开环控制适用于： 输入-输出关系已知，且系统不存在干扰（或扰动微弱）的场合。 2．闭环控制系统 定义：系统中存在信号的闭合回路，或者输入端与输出端之间存在反馈的系统，称为闭环控制系统或反馈控制系统。 增加干扰信号的补偿控制作用，可以在干扰对被控量产生不利影响的同时及时提供控制作用以抵消此不利影响。 纯闭环控制则要等待该不利影响反映到被控信号之后才引起控制作用，对干扰的反应较慢。两者的结合既能得到高精度控制，又能提高抗干扰能力。 1.3.2 按给定信号分类 1、恒值控制系统 输入信号是一个恒定的数值。恒值控制系统主要研究各种干扰对系统输出的影响以及如何克服这些干扰，把输入、输出量尽量保持在希望数值上。（例如：液位控制，电机转速控制） c(t) = r(t) = const. 2、程序控制系统 输入信号是一个已知的时间函数，系统的控制过程按预定的程序进行，要求被控量能迅速准确地复现。（例如：数控机床加工系统） 恒值控制系统也可看作是程序控制系统的特例。 c(t) = r(t)， r(t)为已知时间函数。 3、随动控制系统（或称伺服系统） 这类系统的特点是输入信号是一个未知函数，要求输出量跟随给定量变化，也称为跟踪控制。