自动控制原理PPTnew

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1、自动控制原理（PrinciplesofAutomaticControl）胡寿松第4版学时：51学时课程主要内容：主要内容：自动控制的一般概念、控制系统的数学模型、线性系统的时域分析法、线性系统的根轨迹分析法、线性系统的频域分析法、线性系统的校正方法等。重点掌握：控制系统的数学建模；线性系统的时域分析及稳定性分析：劳斯判据；根轨迹画法；系统的频域特性：奈奎斯特判据，对数幅频、幅相曲线；线性系统的校正等。第1章自动控制的一般概念★本章主要内容及重点★自动控制的基本原理★自动控制系统示例★自动控

2、制系统分类★对自动控制系统的基本要求本章主要内容本章介绍了自动控制理论的应用领域、发展过程和分类。通过一些控制系统实例讨论了手动控制、自动控制、自动控制系统的工作原理、方框图、系统分类等相关基本概念。本章重点掌握手动控制与自动控制；自动控制系统的基本工作原理与组成、方框图；开环控制与闭环控制的概念；系统输入量与输出量的相关基本概念；控制系统的类型以及对控制系统的基本要求。课程的性质和特点自动控制是一门技术学科，从方法论的角度来研究系统的建立、分析与设计。《自动控制原理》是本学科的技术基础课，（1

3、）自动控制理论是基础课程，该课程与其它课程的关系。自动控制理论电机与拖动复变函数、拉普拉斯变换线性代数微积分（含微分方程）模拟电子技术电路理论大学物理（力学、热力学）信号与系统（2）自动控制理论已经发展为理论严密、系统完整、逻辑性很强的一门学科。从基本反馈控制原理发展到：自适应控制、优化控制、鲁棒控制、大系统控制、智能控制讨论的对象：因果系统、工程系统系统的广义性：经济、社会、工程、生物、环境、医学课程特点：研究系统的共性问题实际系统物理模型数学模型方法（系统组成分析、设计）自动控制的概念所谓自

4、动控制，是指在无人直接参与的情况下，利用控制器（外加的设备或装置），使被控对象（如机器、设备和生产过程）的某个物理量（即被控量）自动的按照预定的规律运行。自动控制的划分初期：以反馈理论为基础的反馈控制系统。主要用于工业控制。二战前后：以传递函数为基础的经典控制理论，研究单入-单出、线性定常系统的分析和设计问题。1-1自动控制系统的基本原理与方式主要研究方法有时域分析法、根轨迹法、频率特性法。主要用于新型武器研制方面，如火炮定位系统、船用自动驾驶仪。20世纪5、60年代：以矩阵理论等近现代数学方法

5、为基础的现代控制理论，不但研究多输入-多输出复杂系统的特性，还研究系统的内部特性，这些系统可以是线性、非线性、定常或时变的。即研究具有高性能、高精度的多变量、多参数系统的最优控制问题。主要研究方法是以状态为基础的状态空间法。主要用于宇航技术方面，如各种高速、高性能的飞行器研制。本课程只介绍经典控制理论的有关内容。自动控制和人工控制的基本原理是相同的，它们都是建立在“测量偏差，修正偏差”的基础上，并且为了测量偏差，必须把系统的实际输出反馈到输入端。自动控制和人工控制的区别在于自动控制用控制器代替人

6、完成控制。自动控制的基本原理人工控制与自动控制：水箱水位保持恒定的供水系统眼手脑出水眼手脑出水眼手脑操作步骤：1.将给定水位记在脑中2.用眼睛和标尺测量水池实际水位3.给定水位与实际水位相比较、计算，得出误差值4.按照误差的大小正负，由大脑指挥手去正确调节进水阀门（按减小误差方向）水位控制工作原理人工控制：眼、脑、手、水箱+阀门人脑手水箱系统眼实际液高期望液高出水水位测量与传送执行器控制器期望液高工作步骤：1.将给定水位记在控制器中2.水位超过或低于给定水位时，水位误差被检测出来，并由控制器控制

7、执行器作用于进水阀，从而产生控制作用。3.按减小误差的方向控制进水阀门水位控制工作原理自动控制：传感器、控制器、执行器、水箱+阀门控制器执行器水箱系统传感器实际液高期望液高反馈：将输出量通过一定的方式送回到输入端，并与输入信号比较产生偏差信号的过程，称为反馈。负反馈：输入信号-反馈信号（输出信号）使输出偏差减小正反馈：输入信号+反馈信号反馈控制（闭环控制）：采用负反馈并利用偏差进行控制的过程，而且由于引入了被控量的反馈信息，整个控制过程成为闭合过程，故反馈控制也被称为闭环控制。工程实践中，系统需

8、要测量元件、比较元件和执行元件对被控量连续的测量、反馈和比较，并按偏差进行控制。一、反馈控制原理龙门刨床速度控制系统n要求：工件加工过程中不允许刨床速度波动过大措施：利用速度反馈对刨床速度进行自动控制龙门刨床速度控制系统原理图SMTG-kFDKZCFu0龙门刨床速度控制系统原理：（详见P3图1-2）系统基本部件及功能：主（拖动）电动机SM输入：电枢端电压ua输出：电动机速度n测速发电机TG+电位器输入：电动机速度n输出：与速度成正比的电压ut触发器CF+晶闸管整流器KZ输入：控制电压uk输出：电