自动控制理论（第2版）课件：自动控制理论的一般概念.pptx

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主要研究单输入单输出线性定常系统

时域、频域和复域分析和设计问题。;;?自动控制的基本概念;闭环控制;;给定值;控制方式：

按给定值操纵。信号由给定值至输出量单向传递。一定的给定值对应一定的输出量。系统的控制精度取决于系统事先的调整精度。对于工作过程中受到的扰动或特性参数的变化无法自动补偿。结构简单，成本低廉，多用于系统结构参数稳定和扰动信号较弱的场合.;例:直流电动机转速开环控制系统。;二、闭环控制;控制任务：保持工作机械恒速运行.;反馈：

输出量送回至输入端并与输入信号比较的过程

负反馈：

反馈的信号与输入信号相减而使偏差越来越小;闭环控制:

是指控制器与???制对象之间既有顺向

作用有反向联系的控制过程。;

开环优点：结构简单，成本低廉，工作稳定，当输入信号和

扰动能预先知道时，控制效果较好。;主反馈—与输出成正比或某种函数关系，但量纲与给定信号相同；

偏差—给定信号与主反馈信号之差的信号；

控制单元—接受偏差信号，通过转换与运算，产生期望的控制量；

扰动—对系统输出产生不利影响的信号；

反馈环节—检测输出信号并转换与给定输入信号相同量纲的信号。;输出量;五、复合控制;也称镇定系统。输出量以一定的精度等于给定值，而给定值一般不变化或变化很缓慢，扰动可随时变化的系统称为恒值系统，在生产过程中，这类系统非常多。例如，冶金部门的恒温系统，石油部门的恒压系统等。;例电站锅炉空气预热器密封间隙控制系统;输出量能以一定精度跟随给定值变化的系统称随动系统，又称为跟踪系统。这类系统的特点是系统的给定值变化规律完全取决于事先不能确定的时间函数。例如，火炮系统，卫星控制系统等。;例:一位置随动系统的工作原理图。;首先确定以下基本问题：

（1）受控对象:工作机械；

（2）被控量:角位置；

（3）指令转角:给定值；

（4）测量元件:通过两个相同的电位计测量转角及，并转换为

相应的电压及；

（5）计算比较:两个测量电位计的桥式连接，即完成了减法运算，

两电刷之间的电压代表了被控量对给定量的误差；

（6）执行机械:电机减速装置。

;自动控制系统的被控制量如果是根据预先编好的程序进行控制的系统称程序控制系统。例如，炼钢炉中的微机控制系统，洲际弹道导弹的程序控制系统等。;按照组成系统的元件特性分类：

线性系统和非线性系统;稳定性

被控制信号能跟踪已变化的输入信号，从一种状态到另一种状态，如果能做到，我们就认为该系统是稳定的，这是对反馈控制系统提出的最基本要求。

快速性

对过渡过程的形式和快慢提出要求，一般称为动态性能。

稳定高射炮射角随动系统，虽然炮身最终能跟踪目标，但如果目标变动迅速，而炮身行动迟缓，仍然抓不住目标。

准确性

用稳态误差来表示。

在参考输入信号作用下，当系统达到稳态后，其稳态输出与参考输入所要求的期望输出之差叫做给定稳态误差。显然，这种误差越小，表示系统的输出跟随参考输入的精度越高。

;.稳定性：是保证控制系统正常工作的先决条件。

.快速性：动态性能，有指标。

.准确性：稳态（过度结束后的）值应尽量与期望值一致。;控制系统的分析

数学模型(传递函数,状态方程)

典型信号下的响应(阶跃响应,频率特性)

性能指标(稳态误差,超调量)

控制系统的设计

性能要求(性能指标,约束条件)

控制器的结构和参数设计和整定

性能校核(计算,仿真,实验);本章小结