河北大学电子信息工程学院自动控制原理课件第一章 绪论.pptVIP

河北大学电信学院 自动控制原理 （宗晓萍 王培光 王 霞 肖金壮） 欢迎你选择本课程的学习 电话：4146636 /webapps/login/ email:zongxiaopingsyyc@ 第一章 绪论 1、控制理论的发展 2、自动控制的一般概念 3、反馈控制系统的组成 4、控制系统的分类 5、本课程的研究内容 一、控制理论的发展 18世纪，James Watt 为控制蒸汽机速度设计的离心调节器，是自动控制领域的第一个历程碑。（反馈—控制的精髓） 1892年，Lyapunov“论运动的稳定性”发表，是自动控制领域的第二个历程碑。（上升为理论） 1922年，Minorsky研制出船舶操纵自动控制器，并证明了从系统的微分方程确定系统的稳定性的方法。 1932年，Nyquist提出了一种根据系统的开环频率响应(对稳态正弦输入)，确定闭环系统稳定性的方法。 1934年，Hezen提出了用于位置控制系统的伺服机构的概念，讨论了可以精确跟踪变化的输入信号的机电伺服机构。 一、控制理论的发展 19世纪40年代，频率响应法为闭环控制系统提供了一种可行方法，Evans提出并完善了根轨迹法。 19世纪50年代末，控制系统设计问题的重点从设计许多可行系统中的一种系统，转到设计在某种意义上的最佳系统。 19世纪60年代，数字计算机的出现为复杂系统的基于时域分析的现代控制理论提供了可能。 从1960年到1980，确定性系统、随机系统的最佳控制，及复杂系统的自适应和学习控制，都得到充分的研究。 从1980年到现在，现代控制理论进展集中于鲁棒控制、H∞控制及其相关课题。 一、控制理论的发展 经典控制理论（19世纪初－ 19世纪50年代初） 以传递函数为基础研究单输入-单输出的定常控制系统的分析与设计问题。这些理论由于其发展较早，现已臻成熟。 现代控制理论（19世纪50年代初－ 19世纪80年代） 以状态空间法为基础，研究多输入-多输出、时变、非线性控制系统的分析与设计问题。系统具有高精度和高效能的特点。 智能控制（19世纪80年代－） 以模糊理论、神经网络、专家系统等为基础，研究复杂控制系统的分析与设计问题。系统具有最优化、智能化等特征。 二、自动控制的一般概念 2、自动控制系统 3、开环控制与闭环控制 例1-2 电动机转速控制系统（闭环） 开环控制系统与闭环控制系统的比较 三、反馈控制系统的组成 例1-3 炉温控制系统 反馈控制系统的构成典型方框图 反馈控制系统的基本组成 1、被控对象 2、控制装置(由具有一定职能的各种基本元件组成 ) 测量元件：其职能是测量被控制的物理量; 给定元件：其职能是给出与期望的被控量相对应的系统输入量 比较元件：把测量元件检测的被控量实际值与给定元件给出的 给定值进行比较，求偏差信号。 放大元件：将比较元件给出的偏差信号放大，用来推动执行元 件去控制被控对象。 执行元件：直接推动被控对象，使其被控量发生变化。 校正元件：亦称补偿元件，它是结构或参数便于调整的元件， 用串联或反馈的方式连接在系统中，以改善系统性 能。 热力系统的人工反馈控制 热力系统的自动反馈控制 四、自动控制系统的分类 开环控制 闭环控制(反馈控制) 复合控制 五、本课程的研究内容 参考书： 《自动控制原理》，吴麒，清华大学出版社； 《自动控制原理》, 胡寿松，科技出版社； 《现代控制工程》第三版，[美] Katsuhiko Ogata，； 《线性控制系统分析与设计》（英文版），John J.Dazzo 清华大学出版社； 《自动控制原理习题集》，胡寿松， 国防工业出版社； 《自动控制理论重点难点及典型题解析》，张爱民，西安 交通大学出版社等。 * * * 我的微笑，你的愉悦； 我的期望，你的创意； 我的理解、尊重、宽容，你的勤勉、热情、投入 我们的口号： 联系方式： 1、控制与自动控制 控制：使被控量（或对象或过程）按照一定的规律变化。 Q2 Q1 L2 H L1 入水口 出水口 观测 比较运算H 执行 液位控制 Q2 入水口 出水口 观测 比较运算 执行 Q1 L2 H 浮子（眼睛） 控制器（大脑） 气动阀门（手） 自动控制 自动控制：通过仪器仪表或自动化装置代替人工操作达到一 定的控制目的 控制理论的研究对象：系统(动态系统) 系统的特征： 整体性、抽象性 、相对性 由相互关联和相互制约的若干“部分”所组成的具有特定功能的 “