1、第一章第一章 自動控制自動控制概論概論v自動化（自動化（AutomationAutomation） 是指機器或裝置在無人干預(yù)的情況下按規(guī)定的程序或是指機器或裝置在無人干預(yù)的情況下按規(guī)定的程序或指令自動地進行操作或運行，脫離具體物理對象而去指令自動地進行操作或運行，脫離具體物理對象而去研究自動化是毫無意義的。研究自動化是毫無意義的。 自動化自動化是延伸人類體能和智能、提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)是延伸人類體能和智能、提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。品質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。v控制控制（ControlControl） 是人們?yōu)閷崿F(xiàn)所要達(dá)到的目標(biāo)而采用的方法與手段，是人們?yōu)閷崿F(xiàn)所要達(dá)到的目標(biāo)而采用的方法與手段，因

2、而可以脫離具體物理對象而去研究控制。因而可以脫離具體物理對象而去研究控制。相應(yīng)的控相應(yīng)的控制論可分為工程控制論、社會控制論、經(jīng)濟控制論、制論可分為工程控制論、社會控制論、經(jīng)濟控制論、生物控制論等。生物控制論等。2.2.自動化的含義自動化的含義自動控制是一門不斷發(fā)展的、綜合性的技術(shù)科學(xué)自動控制是一門不斷發(fā)展的、綜合性的技術(shù)科學(xué)涉及到的學(xué)科涉及到的學(xué)科: : 物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)、計算機、人工智能、信息物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)、計算機、人工智能、信息論、生命科學(xué)以及社會科學(xué)。論、生命科學(xué)以及社會科學(xué)。 控制技術(shù)的運用從工業(yè)控制已進入到生物控制、控制技術(shù)的運用從工業(yè)控制已進入到生物控制、醫(yī)學(xué)、環(huán)境控制、社會經(jīng)濟

3、、人口控制等各個領(lǐng)域。醫(yī)學(xué)、環(huán)境控制、社會經(jīng)濟、人口控制等各個領(lǐng)域。 自動化專業(yè)自動化專業(yè)的主干學(xué)科為的主干學(xué)科為: : 控制科學(xué)與工程，控制科學(xué)與工程，并與電氣工程、信息與通信工程、計算機科學(xué)與技并與電氣工程、信息與通信工程、計算機科學(xué)與技術(shù)、儀器科學(xué)與技術(shù)等學(xué)科相關(guān)。術(shù)、儀器科學(xué)與技術(shù)等學(xué)科相關(guān)。我國首批設(shè)立的專業(yè)：工業(yè)電氣自動化我國首批設(shè)立的專業(yè)：工業(yè)電氣自動化 國防院校：國防院校： 自動控制自動控制自自動動化化我國自動化學(xué)科專業(yè)領(lǐng)域包括：我國自動化學(xué)科專業(yè)領(lǐng)域包括：1 1個一級學(xué)科、個一級學(xué)科、5 5個二級學(xué)科，即個二級學(xué)科，即0811 0811 控制科學(xué)與工程控制科學(xué)與工程 0811

4、01 081101 控制理論與控制工程控制理論與控制工程 081102 081102 檢測技術(shù)與自動化裝置檢測技術(shù)與自動化裝置 081103 081103 系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程 081104 081104 模式識別與智能系統(tǒng)模式識別與智能系統(tǒng) 081105 081105 導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制自動控制原理自動控制原理課程介紹課程介紹v先修課程：先修課程：工程數(shù)學(xué)工程數(shù)學(xué)/信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)v教學(xué)內(nèi)容：教學(xué)內(nèi)容：利用各種數(shù)學(xué)方法對控制系統(tǒng)進行分利用各種數(shù)學(xué)方法對控制系統(tǒng)進行分析和設(shè)計析和設(shè)計v實踐環(huán)節(jié)：實踐環(huán)節(jié)：控制方法的控制方法的MATLAB軟件實現(xiàn)軟件實現(xiàn)1. 省略數(shù)學(xué)證明省略數(shù)學(xué)證

5、明2. 淡化解題技巧淡化解題技巧補充內(nèi)容：補充內(nèi)容： MATLAB MATLAB控制類工具箱的使用控制類工具箱的使用配套教材配套教材:v胡壽松胡壽松 . . 自動控制原理基礎(chǔ)教程自動控制原理基礎(chǔ)教程科學(xué)出版社科學(xué)出版社 ,2013.,2013.v胡壽松胡壽松 . . 自動控制原理簡明教程（第自動控制原理簡明教程（第2版）版）科學(xué)出版社科學(xué)出版社 ,2008.,2008.教材教材:v胡壽松胡壽松 . . 自動控制原理（第自動控制原理（第6版）版）科學(xué)出版社科學(xué)出版社 ,2013.,2013.參考書目參考書目:v王正林王正林. .MATLAB/SimulinkMATLAB/Simulink與控與控

6、制系統(tǒng)仿真制系統(tǒng)仿真 ( (第第3 3版版) ) 電子工業(yè)電子工業(yè)出版社出版社 ,2012.,2012.v 薛定宇薛定宇. . 控制系統(tǒng)計算機輔助控制系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計設(shè)計MATLABMATLAB語言與應(yīng)用語言與應(yīng)用( (第第3 3版版) ) 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社,2012.,2012.考核形式考核形式:上課情況上課情況(20分分)+作業(yè)作業(yè)(20分分)+實踐測試實踐測試(30分分)+期末考試期末考試(30分分)v古典（經(jīng)典）控制理論古典（經(jīng)典）控制理論 自動控制原理（理論）自動控制原理（理論） （17871960） 以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)研究單以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)研究單輸入單輸出定?？刂葡递斎?/p>

7、單輸出定?？刂葡到y(tǒng)的分析與設(shè)計問題。這統(tǒng)的分析與設(shè)計問題。這些理論由于其發(fā)展較早，些理論由于其發(fā)展較早，現(xiàn)已臻成熟。現(xiàn)已臻成熟。v現(xiàn)代（近代）控制理論現(xiàn)代（近代）控制理論 （19601980） 以狀態(tài)空間法為基礎(chǔ)，研究多以狀態(tài)空間法為基礎(chǔ)，研究多輸入多輸出控制系統(tǒng)的分輸入多輸出控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計問題。系統(tǒng)具有高析與設(shè)計問題。系統(tǒng)具有高精度和高效能的特點。精度和高效能的特點。 最優(yōu)控制最優(yōu)控制 、自適應(yīng)控制、自適應(yīng)控制 計算機控制、系統(tǒng)辨識計算機控制、系統(tǒng)辨識v智能控制理論（智能控制理論（1980） 以人工智能為基礎(chǔ)，研究復(fù)雜對象（車間、工廠、集以人工智能為基礎(chǔ)，研究復(fù)雜對象（車間、工廠、集團

8、）、復(fù)雜任務(wù)、復(fù)雜環(huán)境。團）、復(fù)雜任務(wù)、復(fù)雜環(huán)境。 管理和控制一體化管理和控制一體化:計算機集成制造系統(tǒng)，復(fù)雜控制系統(tǒng)計算機集成制造系統(tǒng)，復(fù)雜控制系統(tǒng)1.2 自動控制系統(tǒng)的基本概念自動控制系統(tǒng)的基本概念自動控制自動控制，是指在沒有人直接參與的情況下，利，是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置（稱為控制器或控制裝置），用外加的設(shè)備或裝置（稱為控制器或控制裝置），使機器、設(shè)備或生產(chǎn)過程（統(tǒng)稱被控對象）的某使機器、設(shè)備或生產(chǎn)過程（統(tǒng)稱被控對象）的某個工作狀態(tài)或參數(shù)（統(tǒng)稱被控量）自動地按照預(yù)個工作狀態(tài)或參數(shù)（統(tǒng)稱被控量）自動地按照預(yù)定的規(guī)律運行。定的規(guī)律運行。自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)，是指

9、能夠?qū)Ρ豢刂茖ο蟮墓ぷ鳡钍侵改軌驅(qū)Ρ豢刂茖ο蟮墓ぷ鳡顟B(tài)進行自動控制的系統(tǒng)。態(tài)進行自動控制的系統(tǒng)。控制器被控對象r(t)c(t)1.2.1 反饋控制原理反饋控制原理 在自動控制系統(tǒng)中，被控量是要求嚴(yán)格加以在自動控制系統(tǒng)中，被控量是要求嚴(yán)格加以控制的物理量；而作為對被控對象施加控制作用控制的物理量；而作為對被控對象施加控制作用的控制裝置，可以采用不同的原理和方式完成賦的控制裝置，可以采用不同的原理和方式完成賦予的任務(wù)。其中，最基本的控制原理就是予的任務(wù)。其中，最基本的控制原理就是反饋控反饋控制原理制原理?；诜答伩刂圃斫M成的控制系統(tǒng)被稱基于反饋控制原理組成的控制系統(tǒng)被稱為為反饋控制系統(tǒng)反饋控制系

10、統(tǒng)。 在反饋控制系統(tǒng)中，控制裝置對被控對象施在反饋控制系統(tǒng)中，控制裝置對被控對象施加控制作用，而控制裝置接受的信號是取自被控加控制作用，而控制裝置接受的信號是取自被控量的反饋信號與給定值相比較生成的偏差，量的反饋信號與給定值相比較生成的偏差，根據(jù)根據(jù)偏差值的大小產(chǎn)生控制作用偏差值的大小產(chǎn)生控制作用，實現(xiàn)控制任務(wù)。，實現(xiàn)控制任務(wù)。 實際行駛方向預(yù)期行駛方向圖圖1.1 汽車駕駛控制原理框圖汽車駕駛控制原理框圖測量測量預(yù)期預(yù)期路線路線大腦大腦方向盤方向盤汽車汽車實際實際路線路線眼睛和其他眼睛和其他感覺器官感覺器官手手圖圖1.2 汽車駕駛控制原理框圖汽車駕駛控制原理框圖 1.2.21.2.2控制系統(tǒng)的

11、基本組成控制系統(tǒng)的基本組成圖圖1.3 控制系統(tǒng)職能方框圖控制系統(tǒng)職能方框圖 比較比較執(zhí)行執(zhí)行測量測量被控對象被控對象實測值實測值干擾干擾測量測量給定值給定值被控量被控量控制器控制器應(yīng)具有三種基本職能，即應(yīng)具有三種基本職能，即測量測量、比較比較和和執(zhí)行執(zhí)行。 1. 測量元件測量元件的職能是檢測被控制的物理量，如果所的職能是檢測被控制的物理量，如果所測量的物理量為非電量，一般要將其轉(zhuǎn)換為電量。測量的物理量為非電量，一般要將其轉(zhuǎn)換為電量。 2. 比較元件比較元件的職能的職能是將測量元件檢測到的被控量的是將測量元件檢測到的被控量的實際值與給定值相比較，計算求出二者間的偏差。實際值與給定值相比較，計算求

12、出二者間的偏差。3. 放大元件放大元件的職能是的職能是將比較元件給出的偏差信號將比較元件給出的偏差信號放大，以驅(qū)動執(zhí)行元件去控制被控對象。放大，以驅(qū)動執(zhí)行元件去控制被控對象。4. 執(zhí)行元件執(zhí)行元件的職能是的職能是直接推動被控對象，使被控量直接推動被控對象，使被控量發(fā)生變化發(fā)生變化 。1.2.3 技術(shù)術(shù)語技術(shù)術(shù)語1. 被控對象被控對象:是指要求實現(xiàn)自動控制的機器、設(shè)是指要求實現(xiàn)自動控制的機器、設(shè)備或生產(chǎn)過程。備或生產(chǎn)過程。3. 控制器：控制器：又稱調(diào)節(jié)器、控制裝置，由控制元又稱調(diào)節(jié)器、控制裝置，由控制元件組成，它接受指令信號，輸出控制作用信號件組成，它接受指令信號，輸出控制作用信號于被控對象。于

13、被控對象。2. 被控量：被控量：表征被控對象工作狀態(tài)的物理參量表征被控對象工作狀態(tài)的物理參量(或狀態(tài)參量或狀態(tài)參量)，如轉(zhuǎn)速、壓力、溫度、電壓、位，如轉(zhuǎn)速、壓力、溫度、電壓、位移等。移等。4. 給定值或指令信號給定值或指令信號r(t)：要求控制系統(tǒng)按一定要求控制系統(tǒng)按一定規(guī)律變化的信號，是系統(tǒng)的輸入信號。規(guī)律變化的信號，是系統(tǒng)的輸入信號。5. 干擾信號干擾信號n(t)：又稱擾動值，是一種對系統(tǒng)的又稱擾動值，是一種對系統(tǒng)的被控量起破壞作用的信號。被控量起破壞作用的信號。6. 反饋信號反饋信號b(t)：是指被控量經(jīng)測量元件檢測后是指被控量經(jīng)測量元件檢測后回饋送到系統(tǒng)輸入端的信號?；仞佀偷较到y(tǒng)輸入端

14、的信號。7. 偏差信號偏差信號e(t)：是指給定值與被控量的差值，是指給定值與被控量的差值，或指令信號與反饋信號的差值?；蛑噶钚盘柵c反饋信號的差值。液位控制系統(tǒng)液位控制系統(tǒng)控制器控制器減速器減速器電動機電動機電位器電位器浮子浮子用水開關(guān)用水開關(guān)Q2Q1cifSM 下面通過具體例子來說明自動控制和自動控制下面通過具體例子來說明自動控制和自動控制系統(tǒng)的概念系統(tǒng)的概念控制任務(wù)：控制任務(wù)：維持水箱內(nèi)水位恒定維持水箱內(nèi)水位恒定控制裝置：控制裝置：閥門、控制器閥門、控制器受控對象：受控對象：水箱、供水系統(tǒng)水箱、供水系統(tǒng)被控量：被控量：水箱內(nèi)水位的高度水箱內(nèi)水位的高度給定值給定值：控制器刻度盤指針標(biāo)定控制器

15、刻度盤指針標(biāo)定的預(yù)定水位高度的預(yù)定水位高度測量裝置測量裝置：浮子浮子比較裝置比較裝置：控制器刻度盤控制器刻度盤干擾：干擾：水的流出量和流入量的水的流出量和流入量的變化都將破壞水位保持變化都將破壞水位保持恒定恒定自動控制，即沒有人直接參與的控制。其基本任務(wù)是：自動控制，即沒有人直接參與的控制。其基本任務(wù)是：在無人直接參與的情況下，利用控制裝置操縱被控對在無人直接參與的情況下，利用控制裝置操縱被控對象，使被控制量等于給定值。象，使被控制量等于給定值。自動控制系統(tǒng)：指能夠完成自動控制任務(wù)的設(shè)備，一般由控制裝置控制裝置和被控對象被控對象組成。由此可見：由此可見：1.3.1 1.3.1 開環(huán)控制開環(huán)控制

16、 1. 按給定值控制按給定值控制 執(zhí)行被控對象計算給定值被控量干擾+圖圖1.4 開環(huán)控制框圖開環(huán)控制框圖1.3 自動控制的基本方式自動控制的基本方式 溫度計溫度計 加熱電阻絲加熱電阻絲調(diào)壓器調(diào)壓器u(a) 原理圖原理圖220V輸出量輸出量 (手柄位置手柄位置)輸入量輸入量 調(diào)壓器調(diào)壓器 加熱加熱 電阻絲電阻絲 電爐電爐 恒溫箱恒溫箱 受控對象受控對象( (溫度溫度) )擾動量擾動量(b) 方塊圖方塊圖控制裝置控制裝置爐溫控制系統(tǒng)爐溫控制系統(tǒng) 按給定值操縱的開環(huán)控制按給定值操縱的開環(huán)控制特點：特點：控制裝置只按給定值來控制受控對象?？刂蒲b置只按給定值來控制受控對象。優(yōu)點：控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，相對來

17、說成本低。優(yōu)點：控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，相對來說成本低。缺點：缺點：對可能出現(xiàn)的被控量偏離給定值的偏差沒有任何修正能力，抗干擾能力差，控制精度不高。1.3.2 1.3.2 閉環(huán)控制閉環(huán)控制 圖圖1.5 閉環(huán)控制框圖閉環(huán)控制框圖 v用用“”號代表比較裝置，號代表比較裝置，“”號代表兩者符號相反。信號號代表兩者符號相反。信號沿箭頭方向從輸入端到達(dá)輸出端的傳輸通路稱沿箭頭方向從輸入端到達(dá)輸出端的傳輸通路稱前向通路前向通路；系統(tǒng)；系統(tǒng)輸出量經(jīng)測量裝置反饋到輸入端的傳輸通路稱輸出量經(jīng)測量裝置反饋到輸入端的傳輸通路稱主反饋通路主反饋通路。前。前向通路與主反饋通路共同構(gòu)成主回路。向通路與主反饋通路共同構(gòu)成主回路。

18、被控量被控量偏差偏差信號信號 (- -) 參考參考 輸入信號輸入信號r(t) 調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器(或控制器或控制器)u(t)受控系統(tǒng)受控系統(tǒng)e(t) c(t)反饋信號反饋信號 控制量控制量 擾動擾動 給定給定 裝置裝置 校正校正 裝置裝置 放大放大 元件元件 執(zhí)行執(zhí)行 機構(gòu)機構(gòu) 受控受控 對象對象 反饋裝置反饋裝置 (測量元件測量元件)給定裝置：給定裝置：產(chǎn)生給定值或輸入信號（量）（即參考量或期望值）產(chǎn)生給定值或輸入信號（量）（即參考量或期望值）測量裝置：測量裝置：測量被控制的物理量（被控量），用于產(chǎn)生反饋信號測量被控制的物理量（被控量），用于產(chǎn)生反饋信號 各種傳感器：測速發(fā)電機、電位計、熱電偶等。

19、各種傳感器：測速發(fā)電機、電位計、熱電偶等。比較裝置：比較裝置：把測量元件檢測的實際值（被控量）與給定元件把測量元件檢測的實際值（被控量）與給定元件 給出的參考量進行比較，求出它們之間的偏差。給出的參考量進行比較，求出它們之間的偏差。 如差動放大器、自整角機。如差動放大器、自整角機。放大裝置：放大裝置：將比較元件給出的偏差進行放大，用來推動執(zhí)行元件將比較元件給出的偏差進行放大，用來推動執(zhí)行元件 去控制被控對象，如放大器、晶閘管。去控制被控對象，如放大器、晶閘管。執(zhí)行機構(gòu)：執(zhí)行機構(gòu)：直接推動被控對象，使其被控量發(fā)生變化。直接推動被控對象，使其被控量發(fā)生變化。 如步進電機，繼電器開關(guān)。如步進電機，繼

20、電器開關(guān)。補償裝置：補償裝置：它是結(jié)構(gòu)或參數(shù)便于調(diào)整的元件或機構(gòu)，用串聯(lián)或它是結(jié)構(gòu)或參數(shù)便于調(diào)整的元件或機構(gòu)，用串聯(lián)或 反饋的方式連接在系統(tǒng)中，以改善控制系統(tǒng)性能。反饋的方式連接在系統(tǒng)中，以改善控制系統(tǒng)性能。工業(yè)應(yīng)用的控制系統(tǒng)：電動、汽（氣）動、液動。工業(yè)應(yīng)用的控制系統(tǒng)：電動、汽（氣）動、液動。控制任務(wù)控制任務(wù)：保持轉(zhuǎn)臺的實際轉(zhuǎn)速等于期望轉(zhuǎn)速。被控對象被控對象：轉(zhuǎn)臺。被控量被控量：轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速。 例例 轉(zhuǎn)臺速度控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)臺速度控制系統(tǒng) 轉(zhuǎn)臺速度閉環(huán)控制系統(tǒng)原理方框圖轉(zhuǎn)臺速度閉環(huán)控制系統(tǒng)原理方框圖 給定電位器給定電位器反饋電位器反饋電位器例例 飛機飛機-自動駕駛儀系統(tǒng)自動駕駛儀系統(tǒng)飛機自動駕駛系統(tǒng)原

21、理圖控制任務(wù)控制任務(wù)：系統(tǒng)在任何擾動作用下，保持飛機俯仰角不變。系統(tǒng)在任何擾動作用下，保持飛機俯仰角不變。被控對象被控對象：飛機。飛機。被控量被控量：飛機的俯仰角飛機的俯仰角 。 俯仰角控制系統(tǒng)原理方框圖俯仰角控制系統(tǒng)原理方框圖函數(shù)記錄儀原理示意圖函數(shù)記錄儀原理示意圖RQRWuLtur變換器變換器放大器放大器繩輪繩輪電機電機測速機測速機減速器減速器函數(shù)記錄儀方塊圖1.3.3.1.3.3.復(fù)合控制復(fù)合控制 執(zhí)行被控對象計算給定值測量被控量干擾+-測量計算圖圖1.6 復(fù)合控制框圖復(fù)合控制框圖 v定義：通常把系統(tǒng)受到外作用后，被控量隨時間定義：通常把系統(tǒng)受到外作用后，被控量隨時間變化的全過程，稱為動

22、態(tài)過程或過渡過程。變化的全過程，稱為動態(tài)過程或過渡過程。工程上常從穩(wěn)、快、準(zhǔn)三個方面來評價控制系統(tǒng)。工程上常從穩(wěn)、快、準(zhǔn)三個方面來評價控制系統(tǒng)。 穩(wěn)：穩(wěn)： 指控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與平穩(wěn)性。指控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與平穩(wěn)性。 快：快： 指控制系統(tǒng)的快速性。指控制系統(tǒng)的快速性。 準(zhǔn)：準(zhǔn)： 指控制系統(tǒng)的最終精度（穩(wěn)態(tài)精度）。指控制系統(tǒng)的最終精度（穩(wěn)態(tài)精度）。 1.4 自動控制系統(tǒng)的基本要求自動控制系統(tǒng)的基本要求 1 1 穩(wěn)定性穩(wěn)定性 穩(wěn)定性穩(wěn)定性是保證控制系統(tǒng)正常工作的先決條件。是保證控制系統(tǒng)正常工作的先決條件。 對于穩(wěn)定的控制系統(tǒng)，被控量偏離期望值后，經(jīng)過一對于穩(wěn)定的控制系統(tǒng)，被控量偏離期望值后，經(jīng)過一段過

23、渡時間后，被控量應(yīng)恢復(fù)到原來狀態(tài)。段過渡時間后，被控量應(yīng)恢復(fù)到原來狀態(tài)。 對于不穩(wěn)定的控制系統(tǒng)，其被控量偏離期望值的偏差對于不穩(wěn)定的控制系統(tǒng)，其被控量偏離期望值的偏差將會越來越大，最終發(fā)散將會越來越大，最終發(fā)散。Otc(t)r(t)12 控制系統(tǒng)動態(tài)過程曲線控制系統(tǒng)動態(tài)過程曲線如上圖所示，系統(tǒng)在外力作用下，輸出逐漸與期望值一致，如上圖所示，系統(tǒng)在外力作用下，輸出逐漸與期望值一致，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的，如曲線則系統(tǒng)是穩(wěn)定的，如曲線所示；反之，輸出如曲線所示；反之，輸出如曲線所示，所示，則系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。則系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。穩(wěn)：穩(wěn)： 指控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與平穩(wěn)性指控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與平穩(wěn)性2 2 快速性快速性

24、 快速性快速性即動態(tài)過程進行時間的長短。即動態(tài)過程進行時間的長短。過程時間越短，說明系統(tǒng)的快速性越好，過程時間持續(xù)過程時間越短，說明系統(tǒng)的快速性越好，過程時間持續(xù)越長，說明系統(tǒng)響應(yīng)遲鈍，難以實現(xiàn)快速變化的指令信越長，說明系統(tǒng)響應(yīng)遲鈍，難以實現(xiàn)快速變化的指令信號。號。穩(wěn)定性和快速性反映了系統(tǒng)的過渡過程的性能。穩(wěn)定性和快速性反映了系統(tǒng)的過渡過程的性能。 Otc(t)r(t)12 控制系統(tǒng)的動態(tài)過程控制系統(tǒng)的動態(tài)過程快：快： 指控制系統(tǒng)的快速性指控制系統(tǒng)的快速性3 3 準(zhǔn)確性準(zhǔn)確性 當(dāng)系統(tǒng)結(jié)束過渡過程后，被控量達(dá)到穩(wěn)定值（平當(dāng)系統(tǒng)結(jié)束過渡過程后，被控量達(dá)到穩(wěn)定值（平衡狀態(tài)），這個穩(wěn)定值與期望值的誤差

25、，就是系衡狀態(tài)），這個穩(wěn)定值與期望值的誤差，就是系統(tǒng)的統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差穩(wěn)態(tài)誤差。它是衡量系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的指標(biāo)，它是衡量系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的指標(biāo)，反映了動態(tài)過程后期的性能。反映了動態(tài)過程后期的性能。以上分析的穩(wěn)、快、準(zhǔn)三方面的性能指標(biāo)往往由于被以上分析的穩(wěn)、快、準(zhǔn)三方面的性能指標(biāo)往往由于被控對象的具體情況不同，各系統(tǒng)要求也有所側(cè)重，而控對象的具體情況不同，各系統(tǒng)要求也有所側(cè)重，而且同一個系統(tǒng)的穩(wěn)、快、準(zhǔn)的要求是相互制約的。且同一個系統(tǒng)的穩(wěn)、快、準(zhǔn)的要求是相互制約的。1.5 控制系統(tǒng)的計算機輔助設(shè)控制系統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計計v控制系統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計發(fā)展概況控制系統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計發(fā)展概況 第一階段：第一階段：

26、6070年代，采用一個或者幾個控制系統(tǒng)計算年代，采用一個或者幾個控制系統(tǒng)計算程序組成的控制系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計軟件包。程序組成的控制系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計軟件包。 第二階段：第二階段：7080年代，功能齊全的用于多變量系統(tǒng)設(shè)計年代，功能齊全的用于多變量系統(tǒng)設(shè)計的計算機輔助設(shè)計軟件包。的計算機輔助設(shè)計軟件包。 第三階段：第三階段：80中期開始，產(chǎn)生中期開始，產(chǎn)生仿真軟件仿真軟件MATLABMATLAB控制系控制系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計仿真系統(tǒng)。統(tǒng)計算機輔助設(shè)計仿真系統(tǒng)。v控制系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計的主要內(nèi)容控制系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計的主要內(nèi)容 計算機輔助建立系統(tǒng)模型計算機輔助建立系統(tǒng)模型 數(shù)學(xué)模型表示方式之間的相互

27、轉(zhuǎn)換數(shù)學(xué)模型表示方式之間的相互轉(zhuǎn)換 計算機輔助分析和設(shè)計控制系統(tǒng)計算機輔助分析和設(shè)計控制系統(tǒng) 數(shù)字仿真實驗采用目前世界上最為流行的計數(shù)字仿真實驗采用目前世界上最為流行的計算機仿真軟件算機仿真軟件MATLABMATLAB。它是一個功能十分強大。它是一個功能十分強大的系統(tǒng)，是集數(shù)值計算、圖形管理、程序開發(fā)為的系統(tǒng)，是集數(shù)值計算、圖形管理、程序開發(fā)為一體的環(huán)境，已經(jīng)成為一種實用的全新計算機高一體的環(huán)境，已經(jīng)成為一種實用的全新計算機高級編程語言。級編程語言。 在歐美大學(xué)里，諸如應(yīng)用代數(shù)、數(shù)理統(tǒng)計、在歐美大學(xué)里，諸如應(yīng)用代數(shù)、數(shù)理統(tǒng)計、自動控制、數(shù)字信號處理、模擬與數(shù)字通信、時自動控制、數(shù)字信號處理、模擬與數(shù)字通信、時間序列分析、動態(tài)系統(tǒng)仿真等課程的教科書都把間序列分析、動態(tài)系統(tǒng)仿真等課程的教科書都把MATLABMATLAB作為內(nèi)容。作為內(nèi)容。MATLABMATLAB更是研究和解決工更是研究和解決工程計算問題的一種標(biāo)準(zhǔn)軟件，被用來解決一些實程計算問題的一種標(biāo)準(zhǔn)軟件，被用來解決一些實際課題和數(shù)學(xué)模型問題。際課題和數(shù)學(xué)模型問題。MAT