第1章 自动控制的基本概念.pptVIP

末页前一页后一页首页第1章自动控制的基本概念第1页，共31页，星期日，2025年，2月5日1.1.1自动控制理论的发展1.经典控制理论40~50年代形成适用于SISO（单输入－单输出）系统基于：二战军工技术目标：反馈控制系统的稳定基本方法：传递函数，频率法，PID调节器(频域)2.现代控制理论60~70年代形成适用于MIMO（多输入－多输出）系统基于：冷战时期空间技术，计算机技术目标：最优控制基本方法：状态空间表达式1.1引言第2页，共31页，星期日，2025年，2月5日自动控制装置在古代就有。最有名的中国水钟“铜壶滴漏”由铜匠杜子盛和洗运行建造于公元1316年(元代延祐三年)，并一直连续使用到1900年。现保存在广州市博物馆中，但仍能使用。1.1.2历史上典型的自动控制1.水钟铜壶滴漏：又称漏壶、刻漏、水钟等．它以壶盛水，常常几个连在一起，上边的几个壶底都有小孔，以便上面的壶装满水后，利用水向下均衡滴流的方法逐级向下滴，最下边的壶中有一直立的浮标（也叫刻箭），上有刻度．漏壶就是根据水位高低使浮标升降，观测壶中刻箭刻度来计算时间的昼夜计时器．漏壶可以不分白天夜晚、不分晴天雨天计时．但滴水的速度受温度影响有变化，因而计时难免有误差．但它可以晴天时用日晷校正．漏壶的构造历代不尽相同，有泄水型漏壶和受水型漏壶，有单壶式和多壶式．漏是古代中国人的习惯用语，含义就是现在“钟”。1.1引言第3页，共31页，星期日，2025年，2月5日公元235(三国时期)的马均及公元477年(刘宋时期)祖冲之等还曾制造过具有开环控制特点的指南车。并发明了齿轮及差动齿轮机。古籍中记载指南车是用一辆双轮独辕组成，由马匹牵著前进。车箱内采用一种能自动离合的齿轮系。车箱外壳上层，置有一个木刻的举臂木人，无论车转向何方，木人的手臂始终指向南方。1.1.2历史上典型的自动控制2.指南车1.1引言至於指南车的制法，主要是采用差动齿轮的机械原理。车里面装有九个大小不同的齿轮，在各轮相互配合下可使指南车上木人的手始终指向同一方向，从这可以证明，中国早在一千八百年前就已经创造了齿轮，发现了差动齿轮原理，创造了差动齿轮机，比西方早了千多年！第4页，共31页，星期日，2025年，2月5日水运仪象台是我国古代一种大型的天文仪器，由宋朝天文学家苏颂等人创建。它是集观测天象的浑仪、演示天象的浑象、计量时间的漏刻和报告时刻的机械装置于一体的综合性观测仪器，实际上是一座小型的天文台。整个水运仪象台高12米，宽7米，共分3层，相当于一幢四层楼的建筑物。最上层的板屋内放置着1台浑仪，屋的顶板可以自由开启，平时关闭屋顶，以防雨淋，这已经具有现代天文观测室的雏型了；中层放置着一架浑象；下层又可分成五小层木阁，每小层木阁内均安排了若干个木人，5层共有162个木人，它们各司其职：每到一定的时刻，就会有木人自行出来打钟、击鼓或敲打乐器、报告时刻、指示时辰等。在木阁的后面放置着精度很高的两级漏刻和一套机械传动装置，可以说这里是整个水运仪象台的“心脏”部分，用漏壶的水冲动机轮，驱动传动装置，浑仪、浑象和报时装置便会按部就班地动作起来。3.水运仪象台第5页，共31页，星期日，2025年，2月5日1788年瓦特发明蒸汽机飞球调速器。这个装置利用了一个飞球结构去感知一个蒸汽轮机的转动速度并且利用一系列的连接调节进入机器的蒸汽的流动。通过如此调节涡轮机的速度，为以蒸汽动力的工厂能够迅速推广提供了安全，可靠以及连贯的运行。1.1.2历史上典型的自动控制4.飞球调速器1.1引言第6页，共31页，星期日，2025年，2月5日1.1.3自动控制的基本术语在许多工业生产过程或生产设备运行中，为了保证正常的工作条件，往往需要对某些物理量(如温度、压力、流量、液位、电压、位移、转速等)进行控制，使其尽量维持在某个数值附近，或使其按一定规律变化。要满足这种需要，就应该对生产机械或设备进行及时的操作，以抵消外界干扰的影响。这种操作通常称为控制，用人工操作称为人工控制。所谓自动控制是指在没有人直接参与的条件下，利用控制装置使被控的生产过程或生产设备按照预定的技术要求进行工作。自动控制系统是指能够对被控的生产过程或生产设备的工作状态进行自动控制的整套系统，它由被控对象和控制装置组成。1.1引言第7页，共31页，星期日，2025年，2月5日自动控制示例第8页，共31页，星期日，2025年，2月5日自动控制示例第9页，共31页