《自动控制理论》.ppt

2. 稳态特性分析 系统稳态特性表征了系统实际稳态值与希望稳态值之间的差值，即稳态误差，表征了控制系统的控制精度。给出计算系统稳态误差的方法，指出系统结构和参数对稳态特性的影响。 自动控制系统需分析的问题 3．暂态特性分析 系统的输入一定时，一般将由初始稳态向终止稳态过渡。初始稳态与终止稳态之间的过渡过程称为系统的暂态过程。分析系统结构、参数与动态特性的关系，并给出计算系统动态性能指标的方法和讨论改善系统动态性能的途径。 自动控制系统需分析的问题 自动控制系统的设计与综合 设计一个系统比分析一个系统复杂，需要控制理论知识，熟悉控制元件、控制规律，还要将理论与实际问题结合起来。 为满足暂态性能和稳态性能指标的要求，需要改变系统的某些参数或附加某种装置，称为控制系统的校正。 应用自动控制理论对自动控制系统进行设计与综合的过程如下： 自动控制系统的设计与综合过程 设计控制器——确定出一种合适的控制规律及相应的参数； 根据设计结果，对系统性能进行分析； 若结果不能令人满意，应能指明改善系统性能的途径，并调整设计方案或参数。 经典控制理论的体系 数学模型： 以线性常微分方程为基础的、用 传递函数表示系统的输入－输出关系； 用框图表示系统的数学模型，化简的方法； 用信号流程图表示系统各部分之间的信号关系，并化简。 经典控制理论的体系 时域分析方法： 根据系统的传递函数判定系统的稳定性； 根据系统的传递函数分析和计算系统的稳态误差； 根据系统的传递函数分析和计算系统的暂态性能； 用系统的根轨迹分析稳定性、稳态误差和暂态性能 频域分析方法 根据系统的传递函数得到系统频率特性表达式； 根据系统的开环频率特性定性和定量地分析闭环系统的稳定性； 根据系统的开环频率特性分析系统稳态和暂态性能； 根据系统的开环频率特性设计控制装置。 经典控制理论的体系 第四节 自动控制系统中的术语和定义 参考输入r：输入到控制系统的指令信号 主 反 馈b:与输入成正比或成某种函数关系，但量纲与参考输入相同的信号。 偏 差 e：参考输入与主反馈之差的信号，有时也称为误差。 控制环节Gc：接收偏差信号，通过转换与运算，产生控制量。 控 制 量u：控制环节的输出，作用于被控对象的信号。 控制环节Gc 被控对象G0 控制量 输出量 给定值 r(t) u(t) c(t) 反馈环节H 偏差 e(t) ＋ － 扰动n 比较环节 扰 动 n：不希望的，影响输出的信号。 被控对象G0：它接受控制量，并输出被控制量。 输 出 c：系统被控制量。 反馈环节H：将输出转换为主反馈信号的装置。 比较环节：将主反馈信号和参考输入信号进行比较，产生偏差量。 控制环节Gc 被控对象G0 控制量 输出量 给定值 r(t) u(t) c(t) 反馈环节H 偏差 e(t) ＋ － 扰动n 比较环节 本章重点 基本了解 自动控制理论发展概况 自动控制系统的分类 重点理解 开环控制和闭环控制的特点 闭环控制系统的工作原理 本课程的研究对象是闭环的单变量线性定常系统 本课程学习经典控制理论 牢固掌握 闭环控制系统的典型框图、组成环节与主要变量 闭环控制系统的作用以及存在的问题 闭环控制系统需要分析的三个方面——稳定性、稳态性能、暂态性能 本章重点 自动控制理论 第3版 夏德钤，翁贻方 编著 机械工业出版社 配套教辅教材： 翁贻方。自动控制理论例题习题集·考研试题解析。机械工业出版社，2006。 第一章 引论 本章知识点 自动控制的基本概念 开环控制与闭环控制 自动控制系统需要分析的方面 自动控制系统的类型 自动控制系统中的术语和定义 本课程在人才培养中的重要地位 自动化专业主干课程 知识结构中起到承上启下作用 构建和设计自动控制系统的理论与方法 后续课程——计算机控制系统、运动控制系统、过程控制系统等 本课程所需基础知识 高等数学中的微分方程 拉普拉斯变换 电路理论中相关知识 模拟电子技术中的运算放大器 物理学相关知识 本课程的任务 掌握闭环控制系统的结构、原理 掌握自动控制系统的传递函数数学模型 掌握自动控制系统的分析方法 掌握自动控制系统的校正方法 什么是自动控制？ 自动控制是在人不直接参与的情况下，利用自动控制装置使机器、设备、生产过程等自动地按照预定的规律运行，使机器的动作、设备的运转、生产过程的状态能够自动地在一定的精度范围内，按照给定的规律变化。 手动控制与自动控制的比较 手动控制靠人的观测与操作 自动控制系统自动检测水位与控制阀门 自动控制系统无处不在 军事、航天领域 火炮跟踪系统、雷达跟踪系统； 人造卫星的姿态控制等；