自动控制原理课件新.pdfVIP

自动控制原理 信息科学与技术部 赵伟 章节目录 ? §0 绪论 ? §1 自动控制系统的基本概念 ? §2 自动控制系统的数学模型 ? §3 自动控制系统的时域分析 ? §4 根轨迹法 ? §5 频率特性法 ? §6 控制系统的综合与校正 ? §7 非线性系统分析（不讲） ? §8 线性离散系统的理论基础 ? （8.7、8.8不讲） 第1章自动控制系统的基本概念 导 读 为什么要介绍本章? 自动化技术几乎渗透到国民经济的各个领域及社会生活的各 个方面，是当代发展最迅速、应用最广泛、最引人注目的高科 技，是推动新的技术革命和新的产业革命的关键技术，在某种 程度上说，自动化是现代化的同义词。自动控制原理研究分 析、设计自动控制系统的基本方法。 本章主要讲什么内容? 从介绍自动控制的发展历史入手，引出自动控制理论分析、 设计自动控制系统的基本思想，然后介绍自动控制的基本概 念，以及对自动控制系统的基本要求，使读者对自动控制理论 的总的目标有个大致的了解。 3 正文：绪论 §0 绪论 一、自动控制理论是研究“自动控制”共同 规律的一门技术科学。 ?数控机床按照预定程序自动的对工件进行切削加工； ?化学反应釜的温度或流量及压力自动的维持恒定； ?雷达和计算机组成的火炮或导弹的发射和制导系统，自动的 将炮弹或导弹引导到敌方目标； ?轧钢机按照预定的轧制速度和板材厚度自动的变化轧辊速度 和压下装置的位移； ?人造卫星准确的进入预先计算好的轨道和位置，自动的保持 正确的姿态运行并准确回收。 这些都是以高水平的自动控制技术为前提的。 飞球调节器 世界上公认的第一个自动控制系统 ? 1788年瓦特发明飞球 调节器，进一步推 动蒸汽机的应用， 促进了工业的发 展。 ? 推动了社会进步是飞 球调节器公认为第一 个自动控制系统的最 主要原因！ 5 没有理论指导使控制技术停滞了一个世纪！ ? 飞球调节器有时使蒸汽机速度出现大幅度 振荡。其它自动控制系统也有类似现象。 ? 由于当时还没有自控理论，所以不能从理 论上解释这一现象。为了解决这个问题， 盲目探索了大约一个世纪之久。 6 正文：绪论 控制理论发展经过了三个时期： 第一阶段：经典控制理论（20世纪40年代末到50年 代）。二战中自动火炮、雷达、飞机以及通讯系 统的控制研究直接推动了经典控制的发展。 ? 研究对象:线性定常单输入单输出系统 ? 主要数学工具:微分方程、传递函数、结构框图、 频率特性等 ? 主要研究方法:时域法、频域法、根轨迹法 ? 主要解决的问题:单机装置的稳定性、快速性、准 确性。 空间技术促使现代控制理论的产生 现代控制理论促进了空间技术的发展 ? 二次世界大战结束后，各国大力发展空 间技术，经典控制理论不能满足需要， 需要研究新的控制理论。 ? 现代控制理论在空间技术取得巨大成 功，促进了空间技术的发展。 8 正文：绪论 第第二二阶阶段段：：现现代代控控制制理理论论（（形形成成于于2020世世纪纪6060年年 代代））。。 ??研研究究对对象象：：机机组组自自动动化化等等的的多多输输入入多多输输出出系系 统统。。 ??主主要要数数学学工工具具：：一一阶阶微微分分方方程程组组、、矩矩阵阵论论、、 状状态态空空间间法法。。 ??主主要要方方法法：：变变分分法法、、极极大大值值原原理理等等等等 ??重重点点问问题题：：最最优优控控制制、、随随机机控控制制和和自自适适应应控控 制制。。 ??核核心心控控制制装装置置：：计计算算机机 现代控制理论在工业过程控制方面遭遇 滑铁卢，促使了智能控制技术的诞生 ? 现代控制理论在空间技术取得巨大成功， 但由于工业过程控制中普遍存在的不确定 性和干扰，难以取得预期的效果。模拟人 的控制技术——智能控制，虽然不能实现 精确的控制，但对各种复杂系统能