第1章自动控制的一般概念汇编.pptVIP

下课坚持复习 3个三： 三项内容：建模、系统分析、系统设计 三种分析方法：时域法、根轨迹法、频域分析法 每一种方法从三个方面进行分析：稳定性、稳态性能、动态性能 1-2自动控制的发展历史及分类 (13) 2007年10月24日，“嫦娥一号”顺利升空，古老的中华民族首次将自己的脚步迈入宇宙深空探测领域，向世人表明了中国人已具备月球探索的能力与雄心。 1-3 自动控制系统和职能方块图 主反馈：直接取自系统输出端，经过测量和变换，又引入到系统输入端的信号ub叫主反馈信号，相应的反馈叫主反馈。 前向通道：从系统输入端到输出量之间的通道称为前向通道。 主反馈通道：从输出量到主反馈信号之间的通道称为主反馈通道。 主回路：主反馈闭合了除系统输入信号和干扰信号以外的其它所有信号，所形成的闭合回路称为主回路。 给定元件：给出与系统输出量希望值相对应的系统输入量的元件。 局部反馈：对应内回路。 测量元件：测量系统输出量的实际值，并把输出量的量纲转化成与输入量相同。 比较元件：比较系统的输入量和主反馈信号，并给出两者之间的偏差。 放大元件：对微弱的偏差信号进行放大和变换，使之具有足够的幅值和功率，以适应执行元件动作的要求。 执行元件：根据放大后的偏差信号产生控制、动作，操作系统的输出量，使之按照输入量的变化规律而变化。 1）按给定值的形式划分 a.静态系统和动态系统（方程中有无微积分项） b.定常系统和时变系统（通过系数判定） c.线性系统和非线性系统 线性系统满足叠加原理，具有叠加性和均匀性，可以用线性微分方程来描述；非线性系统，不适用叠加原理，用非线性微分方程来描述。 1-4 对控制系统的基本要求 给定信号和扰动是一个系统典型的外作用，我们希望系统只受给定信号的控制，而丝毫不受扰动的影响，我们只研究在给定信号作用下对系统性能的要求。 当输入信号突然发生跳变时，这时输出量还处在原有的平衡状态，这样就出现了偏差，这个偏差控制输出量达到新的平衡，这就是一个调节过程。 整个调节过程分为两个阶段: 1-振荡发散，2-单调发散，3、4、5最终趋于平衡状态，这类系统是稳定的。稳定性是对控制系统的最基本要求。 2）准确性：指过渡过程结束后稳态误差越小越好。 3）快速性：过渡过程进行的时间长短。 (8) 中国批准863高技术计划，包括自动化领域的计算机集成制造系统和智能机器人两个主题(1986)。 (10)日本SONY公司二足步行机械人SDR-4X (2002)。 (9)日本安川公司娱乐机械狗(2001)。 (12) 第一台火星探测器Sojourner在火星表面软着陆(1996)。 (11) 美国旅行者Voyager 一号、二号开始走出太阳系， 对茫茫太空进行探索(1977)。 系统 社会系统 地球系统 宇宙系统 工程系统 生物系统 医学系统 环境系统 经济系统 工程控制论 人工控制 自动控制 半自动控制 自动控制理论 经典控制理论 现代控制理论 先进控制理论(智能) 开环控制理论 闭环控制理论 复合控制理论 非线性控制理论 离散时间控制理论 自动控制原理学习的重点 2 自动控制理论的分类 比较繁琐（但由于计算机技术的迅速发展，这一局限性已克服） 状态空间法 线性代数、矩阵理论 多输入-多输出变系数，非线性等系统 现代控制理论 对复杂多变量系统、时变和非线性系统无能为力 时域分析法，根轨迹分析法，频域分析法 微分方程，传递函数 单输入-单输出线性定常系统 经典控制理论 局限性 常用分 析方法 数学 工具 研究 对象 经典控制理论和现代控制理论的对比 被控制量：系统中所要控制的物理量，一般指系统的输出量。 自动控制系统的元素 被控对象：要求实现自动控制的机器设备或生产过程。 给定值：根据生产要求，被控制量需要达到的数值。 控制装置：能够对被控对象起控制作用的设备总称。 扰动：破坏控制量与被控制量之间正常函数关系的因素，称为系统的扰动。 内扰 外扰 扰动 给定值和扰动统称为系统的输入量。 开环控制系统：输出量与输入量之间没有反向联系，只靠输入量对输出量单向控制的系统叫开环控制系统。 控制装置 被控对象 控制量 扰动 被控制量 开环控制系统和闭环控制系统 例1 开环控制系统 职能方块图 电位器 电压 放大器 可控硅 功放 直流 电动机 P ur uk n 扰动 ua 直流电机转速控制系统 － 电 压 放 大 器 可 控 硅 功 放 M 负载 n 电网电压 +Vcc ur uk ua 闭环控制系统（本课程学习的重点）:输出量与输入量之间有反向联系，靠输入量与主反馈信号之间的偏差对