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《自动控制原理》 佳木斯大学机械工程学院 杨 康 《自动控制原理》参考教材 1.《自动控制原理》 科学出版社 胡寿松 (推荐教材) 2.《机械工程控制基础》 华中科大出版社 杨叔子 3.《机械控制工程基础》 清华大学出版社 董景新 4.《Automatic Control System》 Benjamin C. Kuo （高教出版社 ） 第一章 绪论 第一章 绪论 第一章 绪论 第一章 绪论 第一章 绪论 第一章 绪论 第一章 绪论 无人驾驶汽车 1－2 控制系统的基本组成 控制系统的组成：输入部分、控制系统部分和输出部分。 从物理角度上看，自动控制研究的是特定激励作用下的系 统响应变化情况； 从数学角度上看，研究的是输入与输出之间的映射关系。 1－2 控制系统的基本组成 例1. a.温度——人工控制 1－2 控制系统的基本组成 1－2 控制系统的基本组成 1－2 控制系统的基本组成 闭环控制系统的基本组成 1－2 控制系统的基本组成 控制系统的基本组成 输入信号——系统控制目标的反映，是人的意志的具体体现。 控制系统——主要完成对有关信号的变换、处理，发出控制 量，驱动执行机构完成控制功能。 输出信号——系统的控制结果，反映了被控对象的运行状态。 1－2 控制系统的基本组成 例2：火炮自动跟踪系统——“火炮打飞机” 1－2 控制系统的基本组成 典型的反馈控制系统的结构图 1－3 控制系统的分类 A、按系统有无反馈（信号的传递路径）来分类 1、开环控制系统 特点：系统的输出端与输入端不存在反馈回路。输出量对系统的控制作用不发生影响的系统。 1－3 控制系统的分类 2、闭环控制系统（反馈控制系统） 特点：系统输出信号与测量元件之间存在反馈回路。 “闭环”这个术语的含义，就是将输出信号通过测量元件反馈到系统的输入端，通过比较、控制来减小系统误差。 1－3 控制系统的分类 特点：输入信号是一个未知函数。要求控制系统的输出量跟随输入信号变化。 如：火炮自动跟踪系统。 该系统要求有较好的跟踪能力。 1－3 控制系统的分类 1、恒值控制系统（或称自动调节系统、自动镇定系统） 特点：输入信号是一个恒定的数值。工业生产中的恒 温、恒压等自动控制系统都属于这一类型。 2、过程控制系统（或称程序控制系统） 特点：输入信号是一个已知的函数。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输入，如化 工中的压力、温度、流量控制。 恒值控制系统可看成输入等于常值的过程控制系统。 1－4 控制系统的分类 1、连续系统 特点：系统各部分信号都是模拟的连续函数。目前工业 中普遍采用的常规仪表PID调节器控制的系统。 2、离散系统 特点：系统的某一处或几处信号以脉冲序列或数码形式传递的控制系统。系统中用脉冲开关或采样开关，将连续信号转变为离散信号。其中离散信号以脉冲形式传递的系统又叫脉冲控制系统，离散信号以数码形式传递的系统又叫数字控制系统。 1－3 控制系统的分类 1－3 控制系统的分类 四、按描述系统的数学模型不同来分类 1、线性系统 特点：系统由线性元件构成，描述运动规律的数学模型为线性微分方程。运动方程一般形式： ? 式中：r(t)——系统输入量； c(t)——系统输出量 主要特点是具有叠加性和齐次性。 1－3 控制系统的分类 2、非线性系统 特点：在构成系统的环节中有一个或一个以上的非线性 环节。 非线性的理论研究远不如线性系统那么完整，目前尚无 通用的方法可以解决各类非线性系统。 其他的分类方法： 按功能来分： 温度控制系统、速度控制系统、 位置控系统等。 按元件组成分：机电系统、液压系统、生物系统等