自动控制原理胡寿松第五版第一章绪论(简)改教程解读.ppt

1.5.2 控制系统的典型输入信号 1.5.3 控制系统的分析和设计 系统分析和设计是两个互逆的过程，分析是已知系统计算指标；设计是给定指标，确定系统的结构。 1.系统分析 系统给定后，在规定的工作条件下，对它进行分析研究，具体步骤： （1）建立系统数学模型 （2）分析系统性能，计算性能指标是否满足要求 （3）分析某个参数变化时对上述性能指标的影响，决定如何合理地选取。 系统的分析方法会随数学模型的不同而不同，介绍时域分析，复域分析和频域分析。 2.系统的设计 系统设计的目的，是要寻找一个能够实现所要求性能的自动控制系统。因此，在系统应完成的任务和应具备的性能已知的条件下，根据被控对象的特点，构造出适当的控制器是设计的主要任务。应进行的步骤如下： （1）根据要求的性能指标综合出系统应有的数学模型。 （2）根据已知的被控对象，求出对象的数学模型，并画出系统结构图。 （3）按照结构图和数学模型的关系，根据已知部分的数学模型和系统应有的数学模型，求得控制器的数模和控制规律。 （4）对综合出的数模进行系统分析，验证它在各种信号作用下是否满足要求。若不满足，及时修正。 （5）结构参数确定，实验仿真，样机设计制造。 图1-25 系统结构图 控制器 控制对象 输入 输出 + - 系统应有模型 The End of Chapter 1 Questions? 我们讨论的自控原理，仅仅是控制论的一个小部分，只讨论了控制系统分析和设计的最一般的理论。属于经典控制部分。 Chapter 1: 主要介绍自动控制的基本概念，控制系统的常用术语及方框图表示； chapter 2: 如何建立系统的数学模型（定量分析的基础），着重讨论对传递函数的分析和基于方框图、梅逊公式的数学模型的简化方法； 主要内容： 　　1.自动控制、自动控制系统的概念 2.自动控制系统的基本方式 3.自动控制系统的类型 4.自动控制系统的要求和分析设计 chapter 6: 介绍了线性系统的校正方法，频率法校正、反馈校正、复合校正的设计方法和性能指标的验算方法； chapter 7: 介绍了分析非线性系统的描述函数法和相平面法；讨论了工程实际中常用的非线性特性及解决的一般方法； chapter 8: 介绍了离散控制系统理论（计算机控制基础），z变换理论，数字控制器的设计方法。 chapter 3: 介绍线性系统的时域分析，并重点对系统的稳定性、快速性和准确性的分析进行了讨论。 chapter 4: 介绍了线性系统的根轨迹分析方法，重点介绍了根轨迹作图方法； chapter 5: 频域法：极坐标图，伯德图，奈奎斯特稳定判据，性能指标计算等； 现实当中，由于存在希望和要求，比如：要求某些物理量维持在一个特定的标准上，但往往由于种种原因，实现起来并不是很容易，于是需要“控制”。 当水的流出量增大或流入量减小，平衡则被破坏，液面的高度不能自然地维持恒定。 水箱 流出 流入 h 图1.1 水箱液面 例如：下面的水箱液面，因生产和生活需要，希望液面高度h 维持恒定。当水的流入量与流出量平衡时，水箱的液面高度维持在预定的高度上。 一、 自动控制问题的提出 1-1 自动控制的基本原理 这种出水量与进水量的不平衡现象必然要经常发生的。这便使得这种“水位恒定的要求”变得难以实现。 所谓控制就是强制性地改变某些物理量（如上例中的进水量），而使另外某些特定的物理量（如液面高度h）维持在某种特定的标准上。 下面是人工控制的例子。 这种人为地强制性地改变进水量，而使液面高度维持恒定的过程，即是人工控制过程。 水箱 流出 流入 h 图1.2 液面人工控制 不能满足复杂、快速和精确的要求，不利于减轻劳动强度。 自动控制就是在没有人直接参与的情况下，利用控制器使被控对象（或过程）的某些物理量（或状态）自动地按预先给定的规律去运行。 当出水与进水的平衡被破坏时，水箱水位下降(或上升)，出现偏差。这偏差由浮子检测出来，自动控制器在偏差的作用下，控制阀门开大(或关小)，对偏差进行修正，从而保持液面高度不变。 水箱 流出 流入 h 控制器 浮子 图1.3 液面自动控制 水箱 流出 流入 h 水箱 流出 流入 h 控制器 浮子 眼睛 ? 浮子 大脑 ? 自动控制器 肌肉、手 ?