Xi’anPolytechnicUniversity自動(dòng)控制原理

電子信息學(xué)院控制系郭亞青2/2/20231第一章自動(dòng)控制的一般概念

自動(dòng)控制原理運(yùn)動(dòng)控制過程控制計(jì)算機(jī)控制控制系統(tǒng)仿真現(xiàn)代控制理論——學(xué)科基礎(chǔ)課！課程性質(zhì)2/2/20232第一章自動(dòng)控制的一般概念獲得自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本理論；掌握分析和綜合自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本方法；具有初步的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)基本技能；為設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。課程任務(wù)2/2/20233第一章自動(dòng)控制的一般概念理論性很強(qiáng)，同時(shí)注重結(jié)合工程實(shí)踐。微積分（含微分方程）電機(jī)與拖動(dòng)模擬電子技術(shù)線性代數(shù)電路理論信號(hào)與系統(tǒng)自動(dòng)控制理論復(fù)變函數(shù)、拉普拉斯變換大學(xué)物理（力學(xué)、熱力學(xué)）課程特點(diǎn)2/2/20234第一章自動(dòng)控制的一般概念聽記做課程要求2/2/20235第一章自動(dòng)控制的一般概念總學(xué)時(shí)80，其中理論68，實(shí)驗(yàn)12一、自動(dòng)控制的一般概念（２）二、控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（８）三、線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法（１0）四、線性系統(tǒng)的根軌跡法（８+2）五、線性系統(tǒng)的頻域分析法（12）六、線性系統(tǒng)的校正方法（6+2）七、線性離散系統(tǒng)的分析與校正（8）八、非線性控制系統(tǒng)分析（6+2+2）

課時(shí)安排2/2/20236第一章自動(dòng)控制的一般概念控制器減速器電動(dòng)機(jī)電位器浮子用水開關(guān)Q2Q1cifSM1-1自動(dòng)控制的基本原理與方式

1-1.1自動(dòng)控制技術(shù)及其應(yīng)用(1)2/2/20237第一章自動(dòng)控制的一般概念自動(dòng)控制——是指沒有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置（控制裝置或控制器），使機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過程（被控對(duì)象）的某個(gè)工作狀態(tài)或參數(shù)（被控量）自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律（給定量）運(yùn)行。自動(dòng)控制系統(tǒng)＝被控對(duì)象＋控制器被控量（輸出量）給定量（輸入量）擾動(dòng)量：①影響被控量②不希望，卻無法避免。1-1.1自動(dòng)控制技術(shù)及其應(yīng)用(2)2/2/20238第一章自動(dòng)控制的一般概念公元前我國的自動(dòng)計(jì)時(shí)漏壺公元132年張衡研制的候風(fēng)地動(dòng)儀1-1.2自動(dòng)控制科學(xué)(1)2/2/20239第一章自動(dòng)控制的一般概念公元235年馬鈞研制出能自動(dòng)指示方向的指南車

1-1.2自動(dòng)控制科學(xué)(2)2/2/202310第一章自動(dòng)控制的一般概念1-1.2自動(dòng)控制科學(xué)(3)1788年英國Watt發(fā)明的控制蒸汽機(jī)速度的離心式調(diào)速器

2/2/202311第一章自動(dòng)控制的一般概念1913年美國建成最早的汽車裝配流水線1952年美國MIT研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床

1-1.2自動(dòng)控制科學(xué)(4)2/2/202312第一章自動(dòng)控制的一般概念1954年第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人

1981年美國“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)首次發(fā)射成功1-1.2自動(dòng)控制科學(xué)(5)2/2/202313第一章自動(dòng)控制的一般概念裝配機(jī)器人汽車自動(dòng)焊接生產(chǎn)線1-1.2自動(dòng)控制科學(xué)(6)2/2/202314第一章自動(dòng)控制的一般概念自動(dòng)立體倉庫1-1.2自動(dòng)控制科學(xué)(7)2/2/202315第一章自動(dòng)控制的一般概念注塑機(jī)自動(dòng)搬運(yùn)車1-1.2自動(dòng)控制科學(xué)(8)2/2/202316第一章自動(dòng)控制的一般概念機(jī)器人足球比賽月球車1-1.2自動(dòng)控制科學(xué)(9)2/2/202317第一章自動(dòng)控制的一般概念機(jī)器人干活機(jī)器人跳舞1-1.2自動(dòng)控制科學(xué)(10)2/2/202318第一章自動(dòng)控制的一般概念1-1.2自動(dòng)控制科學(xué)(11)無人駕駛汽車空中飛艇2/2/202319第一章自動(dòng)控制的一般概念哈勃望遠(yuǎn)鏡－特殊衛(wèi)星中巴資源衛(wèi)星——控制其準(zhǔn)確地進(jìn)入預(yù)定軌道運(yùn)行并回收1-1.2自動(dòng)控制科學(xué)(13)2/2/202320第一章自動(dòng)控制的一般概念——按預(yù)定軌跡飛行1-1.2自動(dòng)控制科學(xué)(14)2/2/202321第一章自動(dòng)控制的一般概念制導(dǎo)導(dǎo)彈——瞄準(zhǔn)目標(biāo)1-1.2自動(dòng)控制科學(xué)(15)2/2/202322第一章自動(dòng)控制的一般概念1-1.2自動(dòng)控制科學(xué)(16)——搜索目標(biāo)2/2/202323第一章自動(dòng)控制的一般概念1-1.2自動(dòng)控制科學(xué)(17)自動(dòng)調(diào)節(jié)原理（20世紀(jì)以前）反饋理論經(jīng)典控制理論(20世紀(jì)初)

時(shí)域法復(fù)域法(根軌跡法)頻域法

現(xiàn)代控制理論(20世紀(jì)60年代)

線性系統(tǒng)自適應(yīng)控制最優(yōu)控制魯棒控制最佳估計(jì)容錯(cuò)控制系統(tǒng)辨識(shí)集散控制大系統(tǒng)復(fù)雜系統(tǒng)智能控制理論(20世紀(jì)70年代)

專家系統(tǒng)模糊控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)遺傳算法2/2/202324第一章自動(dòng)控制的一般概念1-1.3反饋控制原理構(gòu)成負(fù)反饋（形式）按偏差控制（實(shí)質(zhì)）【理解】

將系統(tǒng)的輸出信號(hào)引回輸入端，與輸入信號(hào)相比較，利用所得的偏差信號(hào)進(jìn)行控制，達(dá)到減小偏差、消除偏差的目的。2/2/202325第一章自動(dòng)控制的一般概念1-1.4反饋控制系統(tǒng)的基本組成2/2/202326第一章自動(dòng)控制的一般概念電壓放大功率放大SMif負(fù)載n+-u0ua+-電壓放大功率放大電動(dòng)機(jī)uau0n方框圖：一般形式：控制器被控對(duì)象給定量被控量1-1.5自動(dòng)控制系統(tǒng)基本控制方式（開環(huán)控制）2/2/202327第一章自動(dòng)控制的一般概念閉環(huán)控制電壓放大功率放大SM負(fù)載n+-u0ua+-TGutue+-電壓放大功率放大電動(dòng)機(jī)uau0n方框圖電位器測速電機(jī)ueut被控量控制器被控對(duì)象給定量檢測裝置2/2/202328第一章自動(dòng)控制的一般概念被控量控制器被控對(duì)象給定量檢測裝置補(bǔ)償裝置被控量控制器被控對(duì)象給定量檢測裝置補(bǔ)償裝置擾動(dòng)量按輸入補(bǔ)償按擾動(dòng)補(bǔ)償復(fù)合控制2/2/202329第一章自動(dòng)控制的一般概念按擾動(dòng)補(bǔ)償復(fù)合控制電壓放大功率放大SM負(fù)載n

u0uaueTGut+-電壓放大RiubuRucuvn功放電動(dòng)機(jī)u0測速電機(jī)補(bǔ)償裝置負(fù)載轉(zhuǎn)矩壓放ueutuvuRubuauc2/2/202330第一章自動(dòng)控制的一般概念1-3自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類開環(huán)控制閉環(huán)控制復(fù)合控制按控制方式分機(jī)械系統(tǒng)電氣系統(tǒng)機(jī)電系統(tǒng)液壓系統(tǒng)氣動(dòng)系統(tǒng)生物系統(tǒng)按元件類型分按系統(tǒng)性能分線性系統(tǒng)非線性系統(tǒng)連續(xù)系統(tǒng)定常系統(tǒng)時(shí)變系統(tǒng)確定性系統(tǒng)