自动控制原理第一章绪论 ppt课件

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1、自动控制原理机电工程学院1第一章绪论第一章绪论主要内容本课程是一门技术基础课§1-1控制工程的研究对象和任务§1-2控制系统的分类§1-3反馈和反馈控制1．控制系统的工作原理和基本类型2．控制系统的基本组成3．控制系统的基本要求§1-4控制系统的基本要求2以传递函数为基础，研究单输入-单输出一类线性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。经典控制理论以状态空间法为基础,研究多输入-多输出、时变、非线性一类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。现代控制理论第一章绪论3研究工具：st—复频域传递函数—

2、时域微分方程)()(研究对象：以单输入——单输出线性时不变系统为主研究对象：以多输入——多输出系统为主研究工具:状态空间法（时域）2．现代控制理论1．经典控制理论第一章绪论4自动控制技术及其应用在现代科学技术的众多领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用。所谓自动控制，就是在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（控制装置），使机器、设备或生产过程（控制对象）的某个工作状态或参数（被控量）自动地按照预定的规律运行。如数控车床按预定程序自动切削，人造卫星准确进入预定轨道并回收等。第一章绪论5自动控制技术除了在工业上广泛应用外，近几十年来

3、，随着计算机技术的发展和应用，在宇航、机器人控制、导弹制导及核动力等高新技术领域中，自动控制技术更具特别重要的作用。不仅如此，自动控制技术的应用范围现在已扩展到生物、医学、环境、经济管理和其它许多社会生活领域中，自动控制已成为现代社会生活中不可缺少的一部分。第一章绪论6主要研究工程技术中广义系统的动力学问题，即系统在外界输入作用下（包括干扰输入），从一定的初始条件（状态）出发，所经历的整个动态过程，亦即系统及其输入、输出三者之间的关系。研究对象和任务§1-1机械工程控制论的研究对象和任务第一章绪论7例1：输出，f(t)为输入，系统的动态过程

4、描述方程？弹簧力：FK=Ky(t)小车运动方程：系统的输出响应取决:1）输入信号2）系统结构参数3）初始条件4）输入与系统的关系质量——弹簧——阻尼系统，以位移y(t)为m·y(t)f(t)ck图1-1阻尼力：FC=CV=Cy(t)my(t)=f(t)-FK-FC第一章绪论8例2：为输入，求位移为输出y(t)解:)]()([tytxKFK-=)]([tyxCFC-=小车运行方程：质量——弹簧——阻尼系统，位移x(t)my(t)图1-2ckx(t)第一章绪论9第一章绪论101．已知系统、输入，求输出（响应）——系统分析2．已知

5、系统，根据尽可能优化的输出，求输入——最优控制3．已知输入，根据最优输出来设计系统——最优设计4．已知输出，排除干扰，识别输入的真值——滤波与预测5．已知输入、输出，求系统的数学模型，并估计参数——系统辨识和参数估计机械工程控制的研究任务：控制系统建模、分析和综合（设计）。系统、输入、输出三者的动态关系运用古典控制理论进行第一章绪论11§1-2控制系统的分类一、按反馈来分1．开环控制系统：输入和输出之间无反馈，特点：结构简单，不产生振荡，输出对系统的控制作用无影响。但控制精度不高，抗干扰能力差。第一章绪论例：数控机床驱动系统122．闭环控制

6、系统：输入、输出之间有反馈，输出对特点：精度高，抗干扰能力强，易产生振荡。控制作用有影响，反馈的作用就是减小偏差。第一章绪论131．自动调节系统：在外界干扰存在情况下，输出基本2．随动系统：输出在宽范围内跟随输入任意变化（给定3．程序控制系统：输出量按预先程序变化（给定输入恒定（给定输入信号为恒值）输入信号是预先未知的时间函数）信号是已知的时间函数）二、按输出变化规律来分第一章绪论141．连续控制系统：各环节输入和输出信号均为三、按控制方式来分2．离散控制系统：系统中有一处或数处的信号连续信号是离散的（脉冲序列或数码）第一章绪论15一、反馈

7、：将系统的输出，部分或全部地、直接或间接地返回输入端§1-3反馈和反馈控制反馈信号与系统的输入信号方向相同反馈信号与系统的输入信号方向相反（作用相同），称正反馈。（作用相反），称负反馈。输入xi输出xoG▪图1-3第一章绪论16二、反馈控制第一章绪论采用负反馈并利用偏差进行控制的过程。由于引入了被反馈量的反馈信息，整个控制过程成为闭合的，因此反馈控制也称闭环控制反馈控制17通过人工恒温调节系统和自动恒温调节系统来1．人工恒温调节系统。1)目测温度计温度T02)与给定温度Ti（期望）ΔT=TI－T0说明反馈控制原理。（实际）比较得温度偏差ΔT

8、的大小。电阻丝温度计恒温箱调压器220V图1-4第一章绪论183）根据ΔT的大小和方向，调节调压器，控制供电电压最终实现温度控制。ΔT<0TI0TI>T