自动控制原理第1讲

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1、自动控制原理1控制工程基础任课教师：俞敏学院：机电工程学院2017-09自动控制原理2课程安排28学时理论课，4学时的实验课授课范围：1~6章考试方式：闭卷成绩百分比：平时成绩(作业、考勤)：20%上机实验：10%卷面成绩：70%自动控制原理3参考教材机械控制工程基础；杨叔子，华中理工大学出版社控制工程基础；董景新，清华大学出版社自动控制原理4学习要求不要无故旷课，提高课堂听课效率上课不能玩手机、不能交头接耳作业要认真完成，不能抄袭。交作业间隔时间不超过2次上课间隔时间祝大家一次通过考试，不要补考。

2、自动控制原理5第1章自动控制的基本概念本章介绍自动控制的基本概念、自动控制系统的构成和特点、自动控制系统的几种类型等。1.1概述1.2自动控制的基本原理1.3控制系统的分类1.4对控制系统的性能要求习题自动控制原理81.1概述自动控制设计和分析常用工具：MatlabMATLAB是美国MathWorks公司开发的具有强大科学计算与可视化功能的应用软件，其开放式可扩展环境以及丰富的工具箱，为自动控制系统的分析和设计提供了极大的支持。自动控制原理9自动控制原理101.2自动控制的基本原理1.2.1自动控制

3、系统举例(1)温度控制系统自动控制原理11(2)位置随动系统1.2自动控制的基本原理自动控制原理12问题(P4)：通过这两个例子，请同学们说说自动控制的原理是什么？？1.2自动控制的基本原理自动控制原理131.2自动控制的基本原理被控对象：它接受控制量并输出被控量测量装置：它把被控对象的被控量检测出来比较装置：它把测量信号与给定信号比较，得到偏差计算装置：可以进行复杂运算，决定系统性能的好坏放大装置：经过计算处理的信号通常是弱信号，不能驱动被控制对象，由它进行放大执行装置：它推动被控对象的被控量发生

4、变化自动控制原理141.3控制系统的分类1.3.1按信号传递路径分类(1)按给定值操作的开环控制系统（用人不疑）(2)按干扰补偿的开环控制系统(3)按偏差调节的闭环控制系统自动控制原理151.3控制系统的分类（续）(4)复合控制系统1.3.2按输入信号特征分类(1)恒值控制系统(2)程序控制系统(3)随动控制系统（又称伺服系统）问题：上面三种，哪些是开环，哪些是闭环？自动控制原理161.3控制系统的分类（续）(1)线性系统线性系统中各元件的静特性为直线。线性系统有两个重要特性——叠加性和齐次性1)叠

5、加性：如果用c1(t)表示由r1(t)产生的输出，用c2(t)表示由r2(t)产生的输出，则当r1(t)和r2(t)同时作用时，输出量为c1(t)+c2(t)。2)齐次性：如果用c(t)表示由r(t)产生的输出量，则在Kr(t)作用下的输出量为Kc(t)。1.3.3按系统数学模型分类自动控制原理171.3控制系统的分类（续）(1)线性系统问题：若某控制系统的数学模型为请问该系统是否是线性的？1.3.3按系统数学模型分类自动控制原理181.3控制系统的分类（续）(2)非线性系统系统中只要某一部件具有非

6、线性特性就是非线性系统。非线性系统的特点是不满足叠加原理。图中分别为继电器、死区、饱和、间隙特性，还有大量的其它非线性特性。(a)(b)(c)(d)自动控制原理191.3控制系统的分类（续）(1)连续时间系统：控制系统中各环节的输入量和输出量均为时间t的连续函数(2)离散时间系统：系统中只要一处信号是脉冲序列或数字编码1.3.5按系统参数特性分类(1)定常系统系统参数在系统运行过程中相对于时间是不变的(2)时变系统系统参数是时间t的函数1.3.4按时间变量特性分类自动控制原理201.3控制系统的分类

7、（续）本课程主要介绍单输入单输出线性定常连续反馈控制系统的分析和综合校正。1.3.6本课程主要研究内容自动控制原理211.4对控制系统的性能要求1.4.1稳定性(表明系统恢复平衡状态的能力。)当系统受到干扰后，系统的输出c(t)可能出现增幅振荡或单调增长现象，这种现象称为不稳定现象，这样的系统称为不稳定系统。(a)(b)自动控制原理221.4对控制系统的性能要求1.4.2快速性当系统输入信号r(t)为阶跃函数时，其输出信号c(t)称为阶跃响应。图为某自动控制系统在阶跃输入r(t)作用下的输出响应曲线

8、c(t)。在控制系统稳定的前提下，总是希望响应越快越好，而且超调量越小越好。自动控制原理231.4对控制系统的性能要求1.4.3稳态误差(表示系统到达平衡状态的精度)控制系统在稳定的情况下，希望的输出与实际的输出之差称为误差，误差的稳态分量称为稳态误差（或称为静态误差），一般用ess表示。自动控制系统的性能指标分别描述了系统在稳定性、动态性能、稳态性能三个方面的要求，根据这些性能指标，就可以判别系统性能的优劣。