第一節(jié)

概論1.1.1

控制的含義控制（CONTROL）----某個主體使某個客體按照某種指定的規(guī)律運行or發(fā)展。主體---人：人工控制；機器：自動控制客體---指一件物體，一套裝置，一個物化過程，一個特定系統。物體--飛船，電爐。（飛船控制）裝置--鍋爐，汽機。（鍋爐控制）過程--燃燒，傳動。（燃燒控制）系統--電力，化工，冶金。（電力控制）1.1.2

人工控制與自動控制煤氣灶上油煎雞蛋時的油溫控制自行車速度控制汽車駕駛收音機音量調節(jié)電飯煲空調抽水馬桶汽輪機轉速控制飛行控制聲控光控路燈1.1.3

自動控制理論的內容自動控制理論經典控制理論(19世紀中葉--

20世紀50年代)線性非線性時域法

頻域法

根軌跡法采樣控制相平面法

描述函數法法法Z變換法

現代控制理論(60年代以來)狀態(tài)反饋控制最優(yōu)控制智能控制控制自適應控制模糊控制大系統多層分散控制1.1.5

自動控制理論的基本問題控制系統的分析數學模型

(傳遞函數,狀態(tài)方程)穩(wěn)定性動態(tài)性能靜態(tài)性能指標控制系統的設計性能要求(性能指標,約束條件)控制器的結構和參數設計和整定性能校核

(計算,仿真,實驗)第二節(jié)反饋控制系統的基本概念信息反饋-------最基本的自動控制原理反饋控制系統的中的常用術語：給定值（參考輸入值）：偏差值：控制量：被控量：擾動量(內擾,外擾)：受控過程（受控對象）控制系統=受控過程＋控制裝置第三節(jié)

自動控制系統的組成及方框圖給定器調節(jié)器執(zhí)行器被控對象傳感器被控量自動控制系統： 控制裝置＋受控對象方框圖(方框+箭頭+求和圓+線條)：分析系統內各部分之間關系的圖解法．自動控制系統的組成(如鍋爐水位控制系統)：擾動偏差控制量給定值第四節(jié)

自動控制系統的分類設定器控制器被控對象擾動被控量設定器被控過程傳感器控制器1.4.1

按系統環(huán)節(jié)連接形式分類閉環(huán)控制系統:開環(huán)控制系統：開環(huán)控制系統舉例電熱絲加熱爐220v~調壓器功率放大器負載電位器M例1.4.1

開環(huán)溫度控制系統例1.4.2

開環(huán)轉速控制系統開環(huán)控制系統特點：信號從輸入到輸出無反饋,單向傳遞.結構簡單.控制精度不高,無法抑制擾動.閉環(huán)控制系統舉例M電壓放大器功率放大器負載測速發(fā)電機M器溫度控制器熱電偶調壓器例1.4.3

閉環(huán)溫度控制系統220V~例1.4.4

閉環(huán)轉速控制系統1.

有反饋回路;閉環(huán)控制系統特點:2.

結構復雜;

3.控制精度高,自動糾偏1.4.2

按給定值變化規(guī)律分類（從控制目的上分）ttrr恒值控制系統給定值不隨時間變化例恒溫，恒壓系統隨動控制系統給定值按需求隨

化例，靠模加工系統1.4.3

按輸入輸出變量數分類電加熱爐電站鍋爐單變量控制系統單入--單出SISO（Single

Input

Single

Output）溫度例電加熱爐溫度控制系統電流多變量控制系統多入--多出MIMO（Multiple----）例鍋爐燃燒控制系統量送風量引風量工質溫度工質壓力爐膛壓力1.4.4

按系統特

件特性）分類線性控制系統輸入與輸出成正比，可用疊加原理用線性數學模型描述例彈簧秤（在工作區(qū)）非線性控制系統輸入與輸出不成正比，不可用疊加原理用非線性數學模型描述例彈簧秤（不在工作區(qū)）位移位移力力1.4.5

按變量的時間特性（信號的處理方式）分類連續(xù)時間控制系統系統中的變量可隨時變化，連續(xù)，不間斷例重錘式轉速控制系統離散時間控制系統系統中存在離散變量，它們只在固定時刻存在和變化例計算機控制系統變量變量時間時間1.4.6

按變量的統計特性分類確定性變量控制系統系統中的變量被認為是無噪聲的確定性變量隨機性變量控制系統系統中的變量被認為是有噪聲的隨機性變量變量時間變量時間1.4.7

按控制規(guī)律分類常規(guī)控制（PID）智能控制控制最優(yōu)控制

自適應控制魯棒控制模糊控制神經元控制第五節(jié)控制系統性能分析概論典型試驗信號階躍信號

斜坡信號

拋物線信號脈沖信號

正弦信號系統性能分析方法動態(tài)特性分析穩(wěn)態(tài)特性分析1.5.1.1

階躍信號（Step

Function）時間階躍信號含寬頻帶諧波分量，產生容易，是最常用系統性能測試信號。r（t）R0t

0t

0r(t)

R

u(t)

Ru(t)-----單位階躍函數1.5.1.2

斜坡信號（Ramp

Function）r（t）R

ttg（）=R時間t斜坡信號為勻速信號，適于測試勻速系統。0t

0t

0r(t)

R

t

u(t)

Rtu(t)-----單位階躍函數1.5.1.3

拋物線信號（Parabolic

Function）時間t拋物線信號為勻加速信號，適于測試勻加速系統。r（t）0.5Rt

2u（t）-----單位階躍函數0t

0t

0r(t)

0.5R

t

2

u(t)

0.5R

t

21.5.1.4

脈沖信號（Pulse

Function） t

=

0理想情況:r（t）=

(

t

)

=

(t)-----單位脈沖函數0t

0A

/h實際情況:r（t）=0 t

<

0,

t

>

h可用于測試系統抗沖擊能力時間t0<=t<=hr（t）Ahdt

(t)

du(t)1.5.1.5

正弦信號（Sine

Function）r（t）=Asin(

t+

)A--------幅值--------頻率

--------初相位正弦信號為單頻率信號，適于測試系統頻率特性。時間tr（t）1.5.2.1

動態(tài)特性分析y（t）=

f(x（t）)y

(t

)------

輸出

x(t

)

---------