第1章_控制系统导论1.pptVIP

三江学院机械工程学院 V1?V2 进水量 V2设定 液面 V2实际 液面 比较器 V2 液面测量 + - 水钟 希腊水钟的液面控制 浮塞液面控制 三江学院机械工程学院 1.2 自动控制发展简史 瓦特蒸汽机转速调节器（1769年） V1 V2 1) 自动控制溯源 三江学院机械工程学院 V1?V2进汽量 设定转速Vd 实际转速 比较器 转速测量 蒸汽机 + - 飞球调节阀 蒸汽机转速控制 三江学院机械工程学院 1.2 自动控制发展简史 1) 自动控制溯源 高炮的控制系统（1945年） 三江学院机械工程学院 1.2 自动控制发展简史 Parkinson高炮自动射击系统原理图 飞机 位置 控制器 比较器 电机 方位角测量值 雷达 电位计 数学 解算 控制器 比较器 电机 高低角 测量值 电位计 预期 方位角 预期 高低角 高炮实际 方位角 高炮实际 高低角 三江学院机械工程学院 1.2 自动控制发展简史 2）自动控制理论的发展 James Watt 1766年 蒸汽机飞球控制器 J.C Maxwell 1868年 控制理论的数学基础： 微分方程模型 Laplace（1749-1827年） Laplace变换： 线性微分方程的解 Routh（1892）、Hurwitz（1895年） 微分方程的稳定性判据 三江学院机械工程学院 1.2 自动控制发展简史 2）自动控制理论的发展 Wiener(1948年) 《控制论》：反馈 Nyquist（1932年）频率法稳定性判据 Bode（1927年Bode图控制器设计法） Evans（1948年根轨迹控制器设计法） 20世纪60-70年代 现代控制理论 三江学院机械工程学院 1950年：W. R. Evans提出根轨迹法，进一步充实了经典控制论； 1954年：钱学森用英文出版《工程控制论》，首先把控制论推广到工程技术领域 三江学院机械工程学院 根轨迹设计 1.2 自动控制发展简史 微分方程 传递函数 状态方程 时域设计方法 拉普拉斯变换 Bode图设计 非线性、MIMO 3） 控制理论基本框架 控制系统 三江学院机械工程学院 1.3 本课程教学安排 课本结构 第1章 状态反馈 时域设计方法 第2章 第11章 第4章 第5章 第8章 第9章 第6章 第7章 第10章 频域设计方法 第3章 Bode图法 根轨迹法 三江学院机械工程学院 第一章 小结 1、控制和控制对象 2、控制的两种基本方式： (1)开环控制 (2)闭环控制 3、控制的基本要求：快、准、稳 控制器 被控对象 预期输出 r(t) 实际输出 y(t) 比较器 测量装置 误差e(t) 控制量u(t) 被测变量 测量值 三江学院机械工程学院 第一次课 作业 E1.1, E1.2,E1.4,E1.6,P1.1, P1.5, P1.15 P1.19, P1.20。 思考讨论题：AP1.3,DP1.2, DP1.4 阅读教材：29 作业要求：（可以不抄题） (1)独立完成 (2)完成控制系统框图绘制 (3)明晰控制系统各部分工作原理 三江学院机械工程学院 1.6 控制系统举例 1）转盘速度的开环控制 转台 直流 放大器 直流电机 转速 三江学院机械工程学院 1.6 控制系统举例 实际 转速 预期速度 （电压） 控制 装置 直流放大器 执行 机构 直流 电机 受控 对象 转台 三江学院机械工程学院 1.6 控制系统举例 2）转盘速度的闭环控制 转台 直流 放大器 直流电机 转速 转速计 + - 三江学院机械工程学院 1.6 控制应用举例 实际转速 预期转速 （电压） 控制装置 直流放大器 执行机构 直流电机 受控对象 转台 + - 传感器 测速计 应用领域：高保真音响、影碟机、硬盘、软盘 三江学院机械工程学院 三江学院机械工程学院 三江学院机械工程学院 三江学院机械工程学院 三江学院机械工程学院 1.0 控制系统相关概念定义 被控对象 控制量u(t) 输出y(t) 被控变量 4）被控对象的描述——被控变量 三江学院机械工程学院 1.0 控制系统相关概念定义 二、自动控制： 在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使被控对象的某一物理量（被控量）自动地按照预定的规律运行。 三江学院机械工程学院 例如：火炮根据雷达指挥仪传来的信息，能够自动 地改变方位角和俯仰角，随时跟踪目标，瞄准弹着点； 程序控制机床能够按预先排定的工艺程序自动地进刀切削，加工出预期的几何形状； 电弧炼钢炉的电极能