《自动控制原理》第1章教程.pptVIP

课程基本情况 课时：理论课（54学时） 实验课（18学时） 介绍第一章至第五章： 第一章基本概念；第二章为基础；第三至第五章分别为不同方法分析自动控制系统（连续）。 第九章看情况挑选个别题讲解。 实验是在MATLAB平台上仿真。 课程前续课程：复变函数与积分变换、电路分析基础、信号与系统、模拟电路、MATLAB等 课程后续课程：现代控制理论、计算机控制技术等 课程性质：考试课 第1章 自动控制的一般概念 1.1 自动控制的基本概念与方式 1.2 自动控制系统的分类 1.3 对控制系统性能的基本要求及评价 1.1 自动控制的基本概念与方式 交通系统： 家用电器： 电扇：控制转速 智能建筑： 工业机器人： 自动控制的应用领域 军事工业 航空航天 制造业 机器人 流程工业 电子工业 家用电器 交通系统，楼宇系统，经济系统，社会系统 … 1.2 自动控制系统的分类 1.3 对自动控制系统的基本要求 动态过程与稳态过程 在已知系统的结构和参数时,在某种典型输入信号下,其被控量变化的全过程,且对全过程提出的共同基本要求都是一样的. 1.3.1 控制系统基本要求的提法 1、稳定性 2、快速性 3、准确性 ⑴ 稳定性 稳定性是保证控制系统正常工作的先决条件. 线性自动控制系统的稳定性是由系统的结构和参数所决定,与外界因素和初始条件无关. 不稳定系统是无法正常工作的。 图1-11 稳定系统 图1-12 不稳定系统 稳定性是这样来表述的：系统受到外作用后，其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力。 ⑵ 快速性 控制系统不仅要稳定,还必须对其过渡过程的形式和快慢提出要求,一般称为动态性能,其中包括过渡过程时间(即快速性)和最大振荡幅度(即超调量). 图1-13 控制系统的快速性及稳态精度示意图 ⑶ 准确性 理想情况下,当过渡过程结束后,被控量达到的稳态值(即平衡状态)应与期望值一致.但实际上,由于系统结构、外作用形式以及摩擦、间隙等非线性因素的影响,被控量的稳态值与期望值之间会有误差存在,称为稳态误差. 图1-14 无差系统 图1-15 有差系统 衡量控制系统的稳、快、准等性能指标有一定的参考标准， 即控制系统性能的评价指标是否达到设计要求。 控制系统性能的评价指标分为动态性能指标和稳态性能指标，它们是用来衡量控制系统输出量随着时间变化的基本标准。 1.3.2 对控制系统性能的评价 评价 控制系统性能 建立 系统数学模型 给定输入信号 分析方法 表1-1 典型输入信号 1.典型外作用 在控制工程设计中常用的典型输入信号有：阶跃函数、 斜坡函数(又称速度函数)、加速度函数（又称抛物线函数）、 单位脉冲函数和正弦函数。 ⑴ 阶跃函数 (1-4) ⑵ 斜坡函数 (1-5) ⑶ 正弦函数 (1-6) 图1-16 典型外作用 (a) 阶跃函数； (b) 斜坡函数； (c) 正弦函数 (4) 等加速度信号(抛物线函数) 其数学表达式和图形为: 上式中R为常数, 当R=1时, 称为单位等加速度信号. * * 自动控制原理 1.《自动控制原理（宋丽蓉） 》 机械工业出版社 2004 2.《自动控制原理（胡寿松）》 国防工业出版社 2006 3.《自动控制原理（顾树生） 》 冶金工业出版社 2004 参考文献 1-1 评价 控制系统性能 建立 系统数学模型 给定输入信号 分析方法 学习目的 学习本门课程的主线 所需已知条件 1.1.1 自动控制的基本概念 自动控制：在没有人直接参与的情况下，通过控制器， 使被控对象或过程自动地按预定的规律运行。 应用：工业、农业、交通、国防、宇航、社会。 自动控制已成为现代社会活动中不可缺少的重要组成部分。 自动控制的优点：① 节省人力； ② 提高系统的精度； ③ 可以完成人工控制系统无法完成的工作。 比如：人造地球卫星的 发射成功与安全返回 导弹的准确击中目标， 雷达系统的准确跟踪目标； 安全、快捷、舒适、准点 钢铁生产 电冰箱、空调、电饭煲：控制温度 洗衣机：控制水位、强弱、时间等 通信 电梯 供水 通风 空调 安防 抄表 …