控制系统之定义及组成1-2 控制系统之分类1-3 控制系统之发展与展望 .pdf

1-1 控制系統之發展與展望控制系統之發展與展望 控制系統之發展與展望控制系統之發展與展望 1-2 控制系統之定義及組成控制系統之定義及組成 控制系統之定義及組成控制系統之定義及組成 1-3 控制系統之分類控制系統之分類 控制系統之分類控制系統之分類 1-4 控制系統之分類控制系統之分類 控制系統之分類控制系統之分類 1-1 1-2 1-3 1-4 1-1 控制系統之發展與展望控制系統之發展與展望 控制系統之發展與展望控制系統之發展與展望 控制理論起源於十八世紀詹姆士 ‧瓦特發明了離 心調速器 ，用於蒸汽引擎之轉速控制；至今，各項控 制理論更趨完備 ，而其實際應用於日常生活中、產業 上、軍事上等也日趨重要 。 第2 頁 1-1 1-2 1-3 1-4 在工業上 ，例如：產業自動化控制、化工程序控 制、機器人定位控制 、CNC工具機之數值控制等 ；在 軍事上的用途 ，例如：飛機之導航系統、飛彈之射控 系統 、雷達偵測系統等；日常生活中的應用更是不勝 枚舉 ，例如：電冰箱的恒溫控制系統、水塔的水位控 制系統及必威体育精装版穎的模糊控制(Fuzzy control) 。 第3 頁 1-1 1-2 1-3 1-4 控制理論依其發展的時代背景 ，可分為古典控制 理論與近代控制理論 。古典控制理論之核心，在於利 用頻域響應法與根軌跡法設計出符合性能要求之穩定 系統 。但自1960年以後 ，近代控制理論開始發展，其 要能處理多輸入多輸出(MIMO)系統 ，且能滿足一些 較嚴格的控制目的 ；所以狀態方程式(State equation)的 描述方式與矩陣的運算被用於求最佳控制 (Optimal control) 、適應控制(Adaptive control)等課題 。 第4 頁 1-1 1-2 1-3 1-4 1-2 控制系統之定義及組成控制系統之定義及組成 控制系統之定義及組成控制系統之定義及組成 控制系統(Control system)至少應包括三個部分 ： 輸 入 信 號 (Input signal) 、 受 控 體(Plant) 、 輸 出 信 號 (Output signal) ，如圖1-1所示 。 第5 頁 1-1 1-2 1-3 1-4 1-3 控制系統之分類控制系統之分類 控制系統之分類控制系統之分類 1-3.1開迴路與閉迴路控制系統(Open-loopand closed-loop control system) 開迴路控制系統(Open-loop control system) 。如圖 1-2所示為開迴路控制系統之基本構造 。 傳統的洗衣機就是一個開迴路控制系統的例子 。另一 個開迴路控制系統的例子是射箭 。 第6 頁 1-1 1-2 1-3 1-4 第7 頁 1-1 1-2 1-3 1-4 圖 1-3 為 閉 迴 路 控 制 系 統 (Closed-loop control system) 。 閉迴路控制系統的優點是 ：由於回授的加入使得 系統對外來的雜訊干擾及內部元件參數的變動影響顯 得較不敏感 ，亦即可增進系統控制的準確度。圖1-4(a) 為開迴路的情況 。 如圖1-