1、2022年6月自動控制原理自動控制原理自動控制原理航空自動化學(xué)院航空自動化學(xué)院郭曉靜郭曉靜2022年6月自動控制原理教材：教材：自動控制原理自動控制原理 任彥碩主編任彥碩主編, , 機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社主要參考書：主要參考書：自動控制原理自動控制原理 顧樹生、王建輝主編顧樹生、王建輝主編, , 冶金工業(yè)出版社冶金工業(yè)出版社自動控制原理自動控制原理 吳吳 麒主編，清華大學(xué)出版社麒主編，清華大學(xué)出版社 自動控制理論自動控制理論 蔡尚峰主編，機(jī)械工業(yè)出版社蔡尚峰主編，機(jī)械工業(yè)出版社 自動控制原理自動控制原理 李友善主編，國防工業(yè)出版社李友善主編，國防工業(yè)出版社反饋控制系統(tǒng)分析與設(shè)計反饋控制系

2、統(tǒng)分析與設(shè)計MATLABMATLAB語言應(yīng)用語言應(yīng)用 薛定宇薛定宇 著，清華大學(xué)出版社著，清華大學(xué)出版社教材及參考文獻(xiàn)目錄教材及參考文獻(xiàn)目錄2022年6月自動控制原理該課程與其它課程的關(guān)系自動控制原理自動控制原理電機(jī)與拖動電機(jī)與拖動模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)線性代數(shù)線性代數(shù)微積分（含微分方程）微積分（含微分方程）復(fù)變函數(shù)、拉普拉斯變換復(fù)變函數(shù)、拉普拉斯變換電路理論電路理論大學(xué)物理（力學(xué)、熱力學(xué)）大學(xué)物理（力學(xué)、熱力學(xué)）電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)各類控制系統(tǒng)課程各類控制系統(tǒng)課程控制電機(jī)控制電機(jī)2022年6月自動控制原理學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)方法l理論學(xué)習(xí)理論學(xué)習(xí)+ +（實驗驗證）（實驗驗證）l控制系統(tǒng)理論分析

3、（課后習(xí)題）控制系統(tǒng)理論分析（課后習(xí)題）考試：考試： 總評總評= =期末考試期末考試* *70%+70%+期中考試期中考試* *15%+15%+平時平時* *15%15%答疑地點：答疑地點： 航空自動化學(xué)院教務(wù)科（北航空自動化學(xué)院教務(wù)科（北2-2092-209） 電話：電話：271527152022年6月自動控制原理引引 言言l18世紀(jì)，世紀(jì)，James Watt 為控制蒸汽機(jī)速度設(shè)計的為控制蒸汽機(jī)速度設(shè)計的離心離心調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器，是自動控制領(lǐng)域的第一項重大成果。，是自動控制領(lǐng)域的第一項重大成果。l1922年，年，Minorsky研制出船舶操縱自動控制器，并證研制出船舶操縱自動控制器，并證明了從

4、系統(tǒng)的微分方程確定系統(tǒng)的穩(wěn)定性的方法。明了從系統(tǒng)的微分方程確定系統(tǒng)的穩(wěn)定性的方法。l1932年，年，Nyquist提出了一種根據(jù)系統(tǒng)的開環(huán)頻率響提出了一種根據(jù)系統(tǒng)的開環(huán)頻率響應(yīng)應(yīng)(對穩(wěn)態(tài)正弦輸入對穩(wěn)態(tài)正弦輸入)，確定閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法。，確定閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法。l1934年，年，Hezen提出了用于位置控制系統(tǒng)的伺服機(jī)構(gòu)提出了用于位置控制系統(tǒng)的伺服機(jī)構(gòu)的概念，討論了可以精確跟蹤變化的輸入信號的機(jī)電的概念，討論了可以精確跟蹤變化的輸入信號的機(jī)電伺服機(jī)構(gòu)。伺服機(jī)構(gòu)。2022年6月自動控制原理l2020世紀(jì)世紀(jì)4040年代，頻率響應(yīng)法為閉環(huán)控制系統(tǒng)提供了年代，頻率響應(yīng)法為閉環(huán)控制系統(tǒng)提供了一種可

5、行方法，一種可行方法，EvansEvans提出并完善了根軌跡法。提出并完善了根軌跡法。l2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代末，控制系統(tǒng)設(shè)計問題的重點從設(shè)計年代末，控制系統(tǒng)設(shè)計問題的重點從設(shè)計許多可行系統(tǒng)中的一種系統(tǒng)，轉(zhuǎn)到設(shè)計在某種意義許多可行系統(tǒng)中的一種系統(tǒng)，轉(zhuǎn)到設(shè)計在某種意義上的最佳系統(tǒng)。上的最佳系統(tǒng)。l2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代，數(shù)字計算機(jī)的出現(xiàn)為年代，數(shù)字計算機(jī)的出現(xiàn)為復(fù)雜系統(tǒng)復(fù)雜系統(tǒng)的基的基于時域分析的現(xiàn)代控制理論提供了可能。于時域分析的現(xiàn)代控制理論提供了可能。l從從19601960年到年到19801980，確定性系統(tǒng)、隨機(jī)系統(tǒng)的最佳控，確定性系統(tǒng)、隨機(jī)系統(tǒng)的最佳控制，及復(fù)雜系統(tǒng)的自適應(yīng)和

6、學(xué)習(xí)控制，都得到充分制，及復(fù)雜系統(tǒng)的自適應(yīng)和學(xué)習(xí)控制，都得到充分的研究。的研究。l從從19801980年到現(xiàn)在，年到現(xiàn)在，現(xiàn)代控制理論現(xiàn)代控制理論進(jìn)展集中于魯棒控進(jìn)展集中于魯棒控制、制、HH控制及其相關(guān)課題?？刂萍捌湎嚓P(guān)課題。2022年6月自動控制原理 古典控制理論（古典控制理論（2020世紀(jì)世紀(jì)4040年代）年代） 現(xiàn)代控制理論（現(xiàn)代控制理論（2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代）年代） 智能控制理論（智能控制理論（2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代）年代）自動控制理論自動控制理論2022年6月自動控制原理l古典控制理論古典控制理論 以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)研究單輸入以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)研究單輸入- -單輸出一類定單

7、輸出一類定?？刂葡到y(tǒng)的分析與設(shè)計問題。這些理論由于?？刂葡到y(tǒng)的分析與設(shè)計問題。這些理論由于其發(fā)展較早，現(xiàn)已臻成熟。其發(fā)展較早，現(xiàn)已臻成熟。l現(xiàn)代控制現(xiàn)代控制 以狀態(tài)空間法為基礎(chǔ)，研究多輸入以狀態(tài)空間法為基礎(chǔ)，研究多輸入- -多輸出、多輸出、時變、非線性一類控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計問題。時變、非線性一類控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計問題。系統(tǒng)具有高精度和高效能的特點。系統(tǒng)具有高精度和高效能的特點。 2022年6月自動控制原理第一章第一章 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 自動控制是在自動控制是在沒有人的直接干預(yù)沒有人的直接干預(yù)下，利用物理下，利用物理裝置對生產(chǎn)設(shè)備和工藝過程進(jìn)行合理

8、的控制，裝置對生產(chǎn)設(shè)備和工藝過程進(jìn)行合理的控制，使被使被控制的物理量保持恒定，或者按照一定的規(guī)律變化控制的物理量保持恒定，或者按照一定的規(guī)律變化，例如礦井提升機(jī)的速度控制、軋鋼廠加熱爐溫度的例如礦井提升機(jī)的速度控制、軋鋼廠加熱爐溫度的控制，空調(diào)，加熱爐溫度控制等?？刂?，空調(diào)，加熱爐溫度控制等。自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng) 自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)是為實現(xiàn)某一控制目標(biāo)所需要的是為實現(xiàn)某一控制目標(biāo)所需要的所有物理部件的有機(jī)組合體。所有物理部件的有機(jī)組合體。2022年6月自動控制原理l被控對象被控對象l給定量或控制量給定量或控制量l輸出量或被控量輸出量或被控量l擾動量擾動量l開環(huán)控制開環(huán)控制l閉環(huán)控制閉

9、環(huán)控制專專 業(yè)業(yè) 術(shù)術(shù) 語語2022年6月自動控制原理n被控對象被控對象 是一個設(shè)備，它是由一些機(jī)器零件有機(jī)地組合在一是一個設(shè)備，它是由一些機(jī)器零件有機(jī)地組合在一起的，其作用是完成一個特定的動作。稱任何被控制的設(shè)起的，其作用是完成一個特定的動作。稱任何被控制的設(shè)備或過程（如加熱爐、化學(xué)反應(yīng)器或宇宙飛船）為對象。備或過程（如加熱爐、化學(xué)反應(yīng)器或宇宙飛船）為對象。n 被控量（輸出量）：被控制的物理量。如溫度被控量（輸出量）：被控制的物理量。如溫度n 控制量（給定量或輸入量）：決定被控量的物理量。如：控制量（給定量或輸入量）：決定被控量的物理量。如：要求溫度要求溫度n擾動擾動: :是一種對系統(tǒng)的輸出

10、產(chǎn)生不利影響的信號。妨礙控是一種對系統(tǒng)的輸出產(chǎn)生不利影響的信號。妨礙控制量對被控量進(jìn)行正常控制的所有因素稱為擾動量。制量對被控量進(jìn)行正?？刂频乃幸蛩胤Q為擾動量。2022年6月自動控制原理內(nèi)擾內(nèi)擾-擾動產(chǎn)生在系統(tǒng)內(nèi)部；擾動產(chǎn)生在系統(tǒng)內(nèi)部；外擾外擾-擾動產(chǎn)生在系統(tǒng)外部。擾動產(chǎn)生在系統(tǒng)外部。外擾是系統(tǒng)的輸入量。外擾是系統(tǒng)的輸入量。( (如空調(diào)房間門窗的頻繁開關(guān)如空調(diào)房間門窗的頻繁開關(guān)) )自動控制的任務(wù)：克服擾動量的影響，使系統(tǒng)按照給定自動控制的任務(wù)：克服擾動量的影響，使系統(tǒng)按照給定量所設(shè)定的規(guī)律運行。量所設(shè)定的規(guī)律運行?？刂葡到y(tǒng)控制系統(tǒng)( (按結(jié)構(gòu)分按結(jié)構(gòu)分) )：開環(huán)控制、閉環(huán)控制與復(fù)合控制系

11、統(tǒng)開環(huán)控制、閉環(huán)控制與復(fù)合控制系統(tǒng)2022年6月自動控制原理1.1 1.1 開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)1.1.1 1.1.1 開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)例例1-1.1-1. 溫度控制系統(tǒng)(其它如電爐等) 圖圖1-1 開環(huán)爐溫控制系統(tǒng)開環(huán)爐溫控制系統(tǒng)1爐膛爐膛 2電加熱器電加熱器 3自耦變壓器自耦變壓器4溫度檢測元件溫度檢測元件 5溫度表溫度表 6加熱物體加熱物體12c3u45220V6蒸蒸汽汽冷水熱水溫度計圖1-1 熱力系統(tǒng)的人工反饋控制排排水水2022年6月自動控制原理圖1-2 開環(huán)控制結(jié)構(gòu)圖1-1-控制器（自耦變壓器）控制器（自耦變壓器） 2-2-被控對象（電阻爐被

12、控對象（電阻爐） 2022年6月自動控制原理l信號線信號線l環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)l分支點分支點l相加點相加點結(jié)構(gòu)圖中的符號結(jié)構(gòu)圖中的符號2022年6月自動控制原理l開環(huán)控制：開環(huán)控制： 控制系統(tǒng)的輸出量對系統(tǒng)沒有控制作用?？刂葡到y(tǒng)的輸出量對系統(tǒng)沒有控制作用。l特點：特點：l輸入量與輸出量一一對應(yīng)。輸入量與輸出量一一對應(yīng)。l信號傳遞是單方向的，即只有輸入量對輸出信號傳遞是單方向的，即只有輸入量對輸出量產(chǎn)生控制作用。量產(chǎn)生控制作用。l系統(tǒng)沒有抗干擾能力。系統(tǒng)沒有抗干擾能力。2022年6月自動控制原理 1.1.2 1.1.2 閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)例例1-2. 1-2. 爐溫閉環(huán)控制系統(tǒng)爐溫閉環(huán)控制系統(tǒng)4Ur

13、217Ug5UMU68nuc3220v 圖圖1-2 閉環(huán)爐溫控制系統(tǒng)閉環(huán)爐溫控制系統(tǒng)1爐膛爐膛 2電加熱器電加熱器 3自耦變壓器自耦變壓器 4熱電偶熱電偶5給定電位器給定電位器 6放大器放大器 7伺服機(jī)伺服機(jī) 8減速器減速器2022年6月自動控制原理熱力系統(tǒng)的自動反饋控制熱力系統(tǒng)的自動反饋控制 自自動動控控制制器器熱熱水水冷冷水水蒸蒸汽汽溫溫度度測測量量裝裝置置 排排水水圖圖1 1- -2 2 熱熱力力系系統(tǒng)統(tǒng)的的自自動動反反饋饋控控制制控控制制閥閥2022年6月自動控制原理 圖圖1-4 閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)圖閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)圖 1-控制器控制器 2-控制對象控制對象 3-檢測裝置檢測裝置前向通道前向通道

14、反向通道反向通道相加點分支點n用用“ ”號代表比較元件，號代表比較元件，“”號代表兩者符號相反，號代表兩者符號相反，“+ +”號代表兩者符號相同。信號沿箭頭方向從輸入端到達(dá)輸出端的傳號代表兩者符號相同。信號沿箭頭方向從輸入端到達(dá)輸出端的傳輸通路稱輸通路稱前向通路前向通路；系統(tǒng)輸出量經(jīng)測量元件反饋到輸入端的傳輸；系統(tǒng)輸出量經(jīng)測量元件反饋到輸入端的傳輸通路稱通路稱主反饋通路主反饋通路。前向通路與主反饋通路共同構(gòu)成。前向通路與主反饋通路共同構(gòu)成主回路主回路。2022年6月自動控制原理l閉環(huán)控制：閉環(huán)控制： 閉環(huán)控制是把系統(tǒng)的輸出量檢測出來，經(jīng)過物理量的閉環(huán)控制是把系統(tǒng)的輸出量檢測出來，經(jīng)過物理量的轉(zhuǎn)

15、換，再反饋到系統(tǒng)的輸入端去與給定量進(jìn)行比較（形成轉(zhuǎn)換，再反饋到系統(tǒng)的輸入端去與給定量進(jìn)行比較（形成偏差），利用偏差量作為控制信號來糾正偏差。偏差），利用偏差量作為控制信號來糾正偏差。l特點：特點：l輸入量與輸出量一一對應(yīng)。輸入量與輸出量一一對應(yīng)。l信號傳遞是雙方向的：既有輸入量對輸出量的作用，又信號傳遞是雙方向的：既有輸入量對輸出量的作用，又有輸出量對輸入量的作用。有輸出量對輸入量的作用。l系統(tǒng)具有抗干擾能力。系統(tǒng)具有抗干擾能力。2022年6月自動控制原理1.2 1.2 閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成和基本環(huán)節(jié)閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成和基本環(huán)節(jié)4Ur217Ug5UMU68nuc3220v控制執(zhí)行部件控制執(zhí)行部件

16、 1-1-給定環(huán)節(jié)；給定環(huán)節(jié)；2-2-比較環(huán)節(jié)；比較環(huán)節(jié)；3-3-校正環(huán)節(jié)；校正環(huán)節(jié)；4-4-放大環(huán)節(jié)；放大環(huán)節(jié)；5-5-執(zhí)行機(jī)構(gòu)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)；6-6-被控對象；被控對象；7-7-檢測裝置檢測裝置2022年6月自動控制原理l給定環(huán)節(jié)給定環(huán)節(jié)：其職能是給出與期望的被控量相對應(yīng)的系統(tǒng)：其職能是給出與期望的被控量相對應(yīng)的系統(tǒng)輸入量（即給定量）。輸入量（即給定量）。l比較環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié)：把測量元件檢測的被控量實際值與給定元件：把測量元件檢測的被控量實際值與給定元件給出的給定量進(jìn)行比較，求出它們之間的偏差。給出的給定量進(jìn)行比較，求出它們之間的偏差。l校正環(huán)節(jié)校正環(huán)節(jié)：亦稱補(bǔ)償元件，它是結(jié)構(gòu)或參數(shù)便于調(diào)整的：

17、亦稱補(bǔ)償元件，它是結(jié)構(gòu)或參數(shù)便于調(diào)整的元件，用串聯(lián)或反饋的方式連接在系統(tǒng)中，以改善系統(tǒng)元件，用串聯(lián)或反饋的方式連接在系統(tǒng)中，以改善系統(tǒng)性能。性能。l放大環(huán)節(jié)放大環(huán)節(jié)：將比較元件給出的偏差進(jìn)行放大，用來推動：將比較元件給出的偏差進(jìn)行放大，用來推動執(zhí)行元件去控制被控對象。執(zhí)行元件去控制被控對象。l執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：直接作用于控制對象，使被控量發(fā)生變化。：直接作用于控制對象，使被控量發(fā)生變化。l被控對象或調(diào)節(jié)對象被控對象或調(diào)節(jié)對象：要控制的設(shè)備或過程。：要控制的設(shè)備或過程。l檢測裝置或傳感器檢測裝置或傳感器：其職能是測量被控制的物理量。：其職能是測量被控制的物理量。2022年6月自動控制原理 輸 入

18、 量輸 出 量串串 聯(lián)聯(lián)補(bǔ)補(bǔ) 償償 元元 件件放放 大大 元元 件件執(zhí)執(zhí) 行行 元元 件件被被 控控 對對 象象反反 饋饋補(bǔ)補(bǔ) 償償 元元 件件圖圖 1 1 4 4反反 饋饋 控控 制制 系系 統(tǒng)統(tǒng) 基基 本本 組組 成成測測 量量 元元 件件局 部 反 饋主 反 饋為 改 善 系 統(tǒng) 性 能2022年6月自動控制原理r(t)c(t)控制器e(t)放大環(huán)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制對象反饋環(huán)節(jié)擾動擾動反饋環(huán)節(jié)校正環(huán)節(jié)r(t)是它的輸入量是它的輸入量(不標(biāo)正負(fù)號的指正號不標(biāo)正負(fù)號的指正號)，反饋量須注明正負(fù)號。，反饋量須注明正負(fù)號。系統(tǒng)信號在各環(huán)節(jié)間的傳輸是有方向的，它指明了系統(tǒng)內(nèi)各環(huán)節(jié)系統(tǒng)信號在各環(huán)節(jié)間的傳

19、輸是有方向的，它指明了系統(tǒng)內(nèi)各環(huán)節(jié)間物理量的控制與被控制關(guān)系，其間有能量的傳遞，但傳遞的能量間物理量的控制與被控制關(guān)系，其間有能量的傳遞，但傳遞的能量只起控制作用而并非能量的完全傳輸。只起控制作用而并非能量的完全傳輸。前向通道前向通道:從輸入信號從輸入信號控制器控制器放大環(huán)節(jié)放大環(huán)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制對象控制對象輸出信號的信號傳輸路徑；輸出信號的信號傳輸路徑；反饋環(huán)節(jié)所在路徑稱為反饋通道，圖中有兩個反饋通道，內(nèi)環(huán)的反饋環(huán)節(jié)所在路徑稱為反饋通道，圖中有兩個反饋通道，內(nèi)環(huán)的稱局部反饋，是正反饋；外環(huán)的稱閉環(huán)主反饋，是負(fù)反饋。稱局部反饋，是正反饋；外環(huán)的稱閉環(huán)主反饋，是負(fù)反饋。2022年6月自動控

20、制原理1.3 1.3 自動控制系統(tǒng)分類自動控制系統(tǒng)分類n按輸入信號的特征分類按輸入信號的特征分類恒值系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)和隨動系統(tǒng)恒值系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)和隨動系統(tǒng)恒值控制系統(tǒng)恒值控制系統(tǒng): :給定輸入量是個常數(shù)，被控制的輸出給定輸入量是個常數(shù)，被控制的輸出量希望是個恒定值，在除給定輸入量以外的工況發(fā)生量希望是個恒定值，在除給定輸入量以外的工況發(fā)生變化時希望系統(tǒng)的輸出量維持恒值不變。變化時希望系統(tǒng)的輸出量維持恒值不變。程序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng): :輸入信號不是恒值，它可以是時間的輸入信號不是恒值，它可以是時間的函數(shù)、空間的函數(shù)，也可以是幾何圖形或按照某種函數(shù)、空間的函數(shù)，也可以是幾何圖形或按照某種

21、規(guī)律編制的程序等等。規(guī)律編制的程序等等。( (爐溫控制或空調(diào)控制爐溫控制或空調(diào)控制等等) )( (細(xì)胞冷凍或材料的深冷加工細(xì)胞冷凍或材料的深冷加工等等) )2022年6月自動控制原理隨動控制系統(tǒng)隨動控制系統(tǒng)（又稱伺服系統(tǒng)）（又稱伺服系統(tǒng)）: :隨動控制系統(tǒng)的隨動控制系統(tǒng)的給定輸入量可以按事先未知的規(guī)律變化，要求被給定輸入量可以按事先未知的規(guī)律變化，要求被控制的輸出量能夠迅速準(zhǔn)確地跟隨輸入量而變?？刂频妮敵隽磕軌蜓杆贉?zhǔn)確地跟隨輸入量而變。自動火炮方位控制系統(tǒng)自動火炮方位控制系統(tǒng), ,導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng) 2022年6月自動控制原理n按信號傳輸過程是否連續(xù)分類：按信號傳輸過程是否連續(xù)分類：連續(xù)

22、數(shù)據(jù)系統(tǒng)和離散數(shù)據(jù)系統(tǒng)連續(xù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)和離散數(shù)據(jù)系統(tǒng)連續(xù)控制系統(tǒng)連續(xù)控制系統(tǒng)：系統(tǒng)中各處傳輸?shù)男盘柧菚r間：系統(tǒng)中各處傳輸?shù)男盘柧菚r間t t的連續(xù)的連續(xù)函數(shù)，描述連續(xù)控制系統(tǒng)的動態(tài)方程是微分方程。函數(shù)，描述連續(xù)控制系統(tǒng)的動態(tài)方程是微分方程。離散控制系統(tǒng)離散控制系統(tǒng)：信號傳輸過程中存在間歇采樣、脈沖序列：信號傳輸過程中存在間歇采樣、脈沖序列等離散信號的系統(tǒng)。描述離散控制系統(tǒng)的動態(tài)方程是差分等離散信號的系統(tǒng)。描述離散控制系統(tǒng)的動態(tài)方程是差分方程。方程。 計算機(jī)深冷控制系統(tǒng)計算機(jī)深冷控制系統(tǒng)爐溫控制或空調(diào)控制等爐溫控制或空調(diào)控制等2022年6月自動控制原理n按系統(tǒng)構(gòu)成元件是否線性分類按系統(tǒng)構(gòu)成元件是否

23、線性分類 （線性和非線性系統(tǒng)）（線性和非線性系統(tǒng)）線性系統(tǒng)線性系統(tǒng)：均由線性元件構(gòu)成的的控制系統(tǒng)是線性：均由線性元件構(gòu)成的的控制系統(tǒng)是線性控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 。符合疊加定理和齊性定理。符合疊加定理和齊性定理。非線性控制系統(tǒng)非線性控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)內(nèi)如果含有至少一個非：控制系統(tǒng)內(nèi)如果含有至少一個非線性元件，則該系統(tǒng)是非線性系統(tǒng)。線性元件，則該系統(tǒng)是非線性系統(tǒng)。 n按系統(tǒng)參數(shù)是否隨時間變化分類（定常、時變）按系統(tǒng)參數(shù)是否隨時間變化分類（定常、時變）定常控制系統(tǒng)定?？刂葡到y(tǒng)：系統(tǒng)參數(shù)不隨時間變化的系統(tǒng)。定?？兀合到y(tǒng)參數(shù)不隨時間變化的系統(tǒng)。定?？刂葡到y(tǒng)的微分方程或差分方程的制系統(tǒng)的微分方程或差分方程的系

24、數(shù)是常數(shù)系數(shù)是常數(shù)。時變控制系統(tǒng)時變控制系統(tǒng)：系統(tǒng)參數(shù)隨時間變化的系統(tǒng)。時變控制：系統(tǒng)參數(shù)隨時間變化的系統(tǒng)。時變控制系統(tǒng)的微分方程或差分方程的系統(tǒng)的微分方程或差分方程的系數(shù)是時間的函數(shù)系數(shù)是時間的函數(shù)。例如，。例如，發(fā)射衛(wèi)星的火箭姿態(tài)控制系統(tǒng)，由于燃料的燃燒使質(zhì)量發(fā)射衛(wèi)星的火箭姿態(tài)控制系統(tǒng)，由于燃料的燃燒使質(zhì)量參數(shù)隨時減少，屬時變控制系統(tǒng)。參數(shù)隨時減少，屬時變控制系統(tǒng)。2022年6月自動控制原理系統(tǒng)的組成及工作原理系統(tǒng)的組成及工作原理控制類型控制類型自動控制系統(tǒng)分析步驟：自動控制系統(tǒng)分析步驟：1.4 1.4 自動控制系統(tǒng)舉例自動控制系統(tǒng)舉例畫結(jié)構(gòu)圖（定性分析）畫結(jié)構(gòu)圖（定性分析）求傳遞函數(shù)（定

25、量分析）求傳遞函數(shù)（定量分析）2022年6月自動控制原理一、一、速度給定（恒速）控制系統(tǒng)速度給定（恒速）控制系統(tǒng) 8-ERRnU*R+1-R15U9TG2347M6380VI1I23IACnU+-+-+-Uct+ndb00圖圖1-4 具有負(fù)反饋的速度給定控制系統(tǒng)原理圖具有負(fù)反饋的速度給定控制系統(tǒng)原理圖1運算放大器運算放大器 2觸發(fā)電路觸發(fā)電路 3可控整流器可控整流器 4平波電抗器平波電抗器5直流電動機(jī)直流電動機(jī) 6直流他勵繞組直流他勵繞組 7直流測速發(fā)電機(jī)直流測速發(fā)電機(jī) 8、9電位器電位器控制轉(zhuǎn)速保持恒定；恒值控制系統(tǒng)；控制轉(zhuǎn)速保持恒定；恒值控制系統(tǒng)；2022年6月自動控制原理Un*放大器放大

26、器整流整流濾波濾波驅(qū)動驅(qū)動電路電路電機(jī)電機(jī)測速發(fā)電機(jī)測速發(fā)電機(jī)Un-n圖圖1-4的系統(tǒng)框圖的系統(tǒng)框圖2022年6月自動控制原理二、函數(shù)記錄儀位置隨動控制系統(tǒng)二、函數(shù)記錄儀位置隨動控制系統(tǒng)97E234856U17urt圖圖1-5 函數(shù)記錄儀原理示意圖函數(shù)記錄儀原理示意圖1放大器放大器 2伺服機(jī)伺服機(jī) 3測速發(fā)電機(jī)測速發(fā)電機(jī) 4減速器減速器 5電位器電位器 6滑線變阻器滑線變阻器 7線輪線輪 8紙帶機(jī)紙帶機(jī) 9輸入函數(shù)輸入函數(shù)2022年6月自動控制原理ur放大器放大器減速器減速器電機(jī)電機(jī)電位器電位器測速發(fā)電機(jī)測速發(fā)電機(jī)uB-位置位置輸出輸出圖圖1-5的系統(tǒng)框圖的系統(tǒng)框圖u6252A61RB51rU

27、RRRturEU=ur+uA-uB電位器5用于調(diào)初始平衡點。uA-2022年6月自動控制原理三、三、導(dǎo)彈發(fā)射架方位隨動控制系統(tǒng)導(dǎo)彈發(fā)射架方位隨動控制系統(tǒng)e-u+du-+n2+光電編碼盤單片機(jī)D/AA/Dur保持器123456789圖圖1-7 導(dǎo)彈發(fā)射架方位隨動控制系統(tǒng)原理圖導(dǎo)彈發(fā)射架方位隨動控制系統(tǒng)原理圖1放大器放大器 2伺服電動機(jī)伺服電動機(jī) 3他勵繞組他勵繞組 4減速器及發(fā)射架底盤減速器及發(fā)射架底盤5光電編碼盤光電編碼盤 6模數(shù)轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換器 7單片機(jī)單片機(jī) 8數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換器 9數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換器2022年6月自動控制原理減 速 器導(dǎo) 彈發(fā) 射 架rucu*eudU直 流 電 動 機(jī)c放 大 器單 片 機(jī)*ru*cuA /D保 持 器D /A光 電 編 碼 盤cU*cU2022年6月自動控制原理穩(wěn)定性穩(wěn)定性： 1 1 對恒值系統(tǒng)，要求當(dāng)系統(tǒng)受到擾動后，經(jīng)過一定時間對恒值系統(tǒng)，要求當(dāng)系統(tǒng)受到擾動后，經(jīng)過一定時間的調(diào)整能夠回到原來的期望值。的調(diào)整能夠回到原來的期望值。 2 2 對隨動系統(tǒng)，被控制量始終跟蹤輸入量的變化。對隨動系統(tǒng)，被控制量始終跟蹤輸入量的變化。 3 3 系統(tǒng)穩(wěn)定性通常由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定與外界因素?zé)o關(guān)。系統(tǒng)穩(wěn)定性通常由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定與外界因素?zé)o關(guān)。對對自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)性能的基本要求性能的基