自动控制原理讲义第1章--自动控制的一般概念ppt课件.ppt

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1、欢迎各位！2002-09-231.自动控制原理程向红蔡体菁2002-09-232.第1讲程向红自动控制的一般概念2002-09-233.第一章自动控制的一般概念1.1引言1.2自动控制系统示例1.3闭环控制和开环控制1.4自动控制系统的分类1.5对自动控制系统的基本要求1.6对本课程的基本要求2002-09-234.历史的回顾18世纪，JamesWatt为控制蒸汽机速度设计的离心调节器，是自动控制领域的第一项重大成果。1922年，Minorsky研制出船舶操纵自动控制器，并证明了从系统的微分方程确定系统的稳定性的方法。1932年，Nyqui

2、st提出了一种根据系统的开环频率响应(对稳态正弦输入)，确定闭环系统稳定性的方法。1934年，Hezen提出了用于位置控制系统的伺服机构的概念，讨论了可以精确跟踪变化的输入信号的机电伺服机构。2002-09-235.19世纪40年代，频率响应法为闭环控制系统提供了一种可行方法，Evans提出并完善了根轨迹法。19世纪50年代末，控制系统设计问题的重点从设计许多可行系统中的一种系统，转到设计在某种意义上的最佳系统。19世纪60年代，数字计算机的出现为复杂系统的基于时域分析的现代控制理论提供了可能。从1960年到1980，确定性系统、随机系统的

3、最佳控制，及复杂系统的自适应和学习控制，都得到充分的研究。从1980年到现在，现代控制理论进展集中于鲁棒控制、H∞控制及其相关课题。2002-09-236.古典控制理论以传递函数为基础研究单输入-单输出一类定常控制系统的分析与设计问题。这些理论由于其发展教早，现已臻成熟。现代控制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。2002-09-237.1.2术语自动控制对象过程系统扰动反馈控制反馈控制系统随动系统自动调整系统过程控制系统2002-09-238.1自动控制在无人直接

4、参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定要求进行。2对象是一个设备，它是由一些机器零件有机地组合在一起的，其作用是完成一个特定的动作。在下面的讨论中，称任何被控物体（如加热炉、化学反应器或宇宙飞船）为对象。3过程称任何被控制的运行状态为过程，其具体例子如化学过程、经济学过程、生物学过程。4系统完成一定任务的一些元、部件的组合。2002-09-239.5扰动6反馈控制扰动是一种对系统的输出产生不利影响的信号。如果扰动产生在系统内部称为内扰；扰动产生在系统外部，则称为外扰。外扰是系统的输入量。反馈控制是这样一种控制过程，它能够在存

5、在扰动的情况下，力图减小系统的输出量与参考输入量（也称参据量）（或者任意变化的希望的状态）之间的偏差，而且其工作正是基于这一偏差基础之上的。2002-09-2310.反馈控制系统是一种能对输出量与参考输入量进行比较，并力图保持两者之间的既定关系的系统，它利用输出量与输入量的偏差来进行控制。应当指出，反馈控制系统不限于工程范畴，在各种非工程范畴内，诸如经济学和生物学中，也存在着反馈控制系统。7反馈控制系统2002-09-2311.随动系统是一种反馈控制系统，在这种系统中，输出量是机械位移、速度或者加速度。因此，随动系统这个术语，与位置（或速度

6、或加速度）控制系统是同义语。在现代工业中，广泛采用着随动系统。8随动系统9过程控制在工业生产过程中，诸如对压力、温度、湿度、流量、频率以及原料、燃料成分比例等方面的控制，称为过程控制。2002-09-2312.热力系统的例子热力系统的人工反馈控制2002-09-2313.热力系统的自动反馈控制2002-09-2314.1.3闭环控制与开环控制反馈控制系统开环控制系统闭环与开环控制系统的比较2002-09-2315.1.3.1反馈控制系统1反馈把取出的输出量送回输入端，并与输入信号相比较产生偏差信号的过程，称为反馈。若反馈的信号与输入信号相

7、减，使产生的偏差越来越小，则称为负反馈；反之，则称为正反馈。2反馈控制系统能对输入量与输出量进行比较，并且将它们的偏差作为控制手段，以保持两者之间预定关系的系统，称为反馈控制系统。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，因此反馈控制也称为闭环控制。2002-09-2316.3闭环控制凡是系统输出信号对控制作用有直接影响的系统，都称为闭环系统。输入信号和反馈信号（反馈信号可以是输出信号本身，也可以是输出信号的函数或导数）之差，称为误差信号，误差信号加到控制器上，以减小系统的误差，并使系统的输出量趋于所希望的值，换句话说，“闭环”

8、这个术语的涵义，就是应用反馈作用来减小系统的误差。2002-09-2317.图1-3闭环控制系统2002-09-2318.1.3.2反馈控制系统的基本组成被控对象控制装置(由具有