自动控制原理第一章 概述课件.pptVIP

§1 控制系统的一般概念 自动控制广泛应用于工农业生产，交通运输，国防和航天等各个领域。随着生产和科学技术的发展，自动控制技术起的作用越来越大,自动化水平越来越高。例如人造卫星能按预定轨道运行，并能返回地面;导弹能正确命中目标;宇宙飞船能准确地在目标上着陆，并能返回地球等。这些都是自动控制技术高速发展的结果。 §2 开环控制和闭环控制 一.开环控制 控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制。即控制系统的输出量对系统没有控制作用，这种系统是开环控制系统。 反馈的概念 反馈： 输出量送回输入端并与输入信号比较。 负反馈： 反馈信号与输入信号相减而使偏差越来越小。 正反馈： 反馈信号与输入信号相加而使偏差越来越大。 §3 控制系统的类型 一.线性系统与非线性系统 二.定常系统与时变系统 三.连续系统与离散系统和采样系统 四.恒值系统与随动系统和程序控制系统 五.单输入输出系统与多输入输出系统 六.确定性系统与不确定性系统 七.集中参数系统与分布参数系统 §4 控制系统的组成与对控制 系统的基本要求 一.组成与术语 组成: 1.测量元件 2.比较元件 3.控制元件 4.执行元件 5.被控对象 术语: 参考输入（设定值）；反馈 偏差 ； 控制量 扰动（干扰） ； 输出(被控量) * * 基本概念： 1、自动控制：在没有人直接参与的情况下, 通过控制装置使生产过程（或受控对象） 自动地按预定规律运行。 2、自动控制系统：能够对被控对象的工作 状态进行自动控制的系统。 例如：炉温控制系统 3、计算机控制系统：利用计算机实现生产过程（受控对象）自动控制的系统。 手臂,手 人眼 输入 信号 大脑 人眼 输出信号 用自动化装置代替人工操作 一.控制系统的发展史 自动控制成为一门学科是从1945发展起的。开始多用于工业：如压力、温度、流量、位移、湿度、粘度等的自动控制。后来进入军事领域：如飞机自动驾驶、火炮自动跟踪、导弹、卫星、宇宙飞船等的自动控制。目前已渗透到更多领域：如大系统、交通管理、图书管理、生物学系统和经济系统等。如生物控制论、波斯顿假肢、人造器官、模拟经济管理过程、经济控制论等。 控制系统的发展分四个阶段: 1.胚胎萌芽期（1945年以前） 十八世纪以后，蒸汽机的使用提出了调速、稳定等问题。 1765年俄国人波尔祖诺夫发明了锅炉水位调节器。1784年英国人瓦特发明了调速器，蒸汽机离心式调速器。1877年产生了劳斯稳定判据和古氏判据。 ?十九世纪前半叶，开始使用发电机、电动机，促进了水利、水电站的遥控和程控的发展以及电压、电流自动调节技术的发展。 十九世纪末，二十世纪初，开始使用内燃机，促进了飞机、汽车、船舶、机器制造业和石油工业的发展，产生了伺服控制和过程控制。 ?二十世纪初、第二次世界大战，军事工业发展很快,飞机、雷达、火炮上的伺服机构，总结了自动调节技术及反馈放大器技术，搭起了经典控制理论的架子，但还没有形成学科。 2. 经典控制理论时期（1940-1960） 19世纪末有了代数稳定判据，20世纪30年代有了根轨迹分析法。1945年美国人Bode 的论文： “网络分析与放大器的设计”，奠定了控制理论的基础。 50年代趋于成熟。 主要内容: 采用频率法、根轨迹法、相平面法、描述函数法等对单输入单输出系统进行分析；讨论系统稳定性的代数和几何判据以及校正网络等。 3.现代控制理论时期（50年代末-60年代初） 导弹、人造卫星和宇宙飞船等空间技术的发展，提出了许多复杂的控制问题。Kalman的 “控制系统的一般理论”奠定了现代控制理论的基础，解决了多输入、多输出、时变参数、高精度复杂系统的控制问题。 4.大系统和智能控制时期 （70年代以后） 各学科相互渗透，要分析的系统越来越大，越来越复杂。例如人工智能，模拟人脑功能、 机器人等。 二. 自动控制要解决的基本问题 自动控制是使一个或一些被控制的物理量即被控量按照另一个物理量即控制量的变化而变化或保持恒定。 一般来说，如何使被控制量按照给定量的变化规律变化，是一个控制系统要解决的基本问题。 三.自动控制技术的作用 1. 自动控制技术的应用不仅使生产过程实现了自动化，极大地提高了劳动生产率，而且减轻了人的劳动强度。 2. 自动控制使工作具有高度的准确性，大大地提高了产品的质量或武器的命中率和战斗力。 3