自動控制原理胡松濤第1頁/共34頁2023/4/252

自動控制原理運動控制過程控制計算機控制控制系統(tǒng)仿真現(xiàn)代控制理論——學(xué)科基礎(chǔ)課！課程性質(zhì)第2頁/共34頁2023/4/253獲得自動控制系統(tǒng)的基本理論；掌握分析和綜合自動控制系統(tǒng)的基本方法；具有初步的系統(tǒng)實驗基本技能；為設(shè)計自動控制系統(tǒng)打下堅實的基礎(chǔ)。課程任務(wù)第3頁/共34頁2023/4/254理論性很強，同時注重結(jié)合工程實踐。微積分（含微分方程）電機與拖動模擬電子技術(shù)線性代數(shù)電路理論信號與系統(tǒng)自動控制理論復(fù)變函數(shù)、拉普拉斯變換大學(xué)物理（力學(xué)、熱力學(xué)）課程特點第4頁/共34頁第5頁/共34頁第6頁/共34頁2023/4/257控制器減速器電動機電位器浮子用水開關(guān)Q2Q1cifSM1-1自動控制的基本原理與方式

1-1.1自動控制技術(shù)及其應(yīng)用(1)第7頁/共34頁2023/4/258自動控制——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），使機器、設(shè)備或生產(chǎn)過程（被控對象）的某個工作狀態(tài)或參數(shù)（被控量）自動地按照預(yù)定的規(guī)律（給定量）運行。自動控制系統(tǒng)＝被控對象＋控制器被控量（輸出量）給定量（輸入量）擾動量：①影響被控量②不希望，卻無法避免。1-1.1自動控制技術(shù)及其應(yīng)用(2)第8頁/共34頁2023/4/259公元前我國的自動計時漏壺公元132年張衡研制的候風(fēng)地動儀1-1.2自動控制科學(xué)(1)第9頁/共34頁2023/4/2510公元235年馬鈞研制出能自動指示方向的指南車

1-1.2自動控制科學(xué)(2)第10頁/共34頁2023/4/25111-1.2自動控制科學(xué)(3)1788年英國Watt發(fā)明的控制蒸汽機速度的離心式調(diào)速器

第11頁/共34頁2023/4/25121913年美國建成最早的汽車裝配流水線1952年美國MIT研制出第一臺數(shù)控機床

1-1.2自動控制科學(xué)(4)第12頁/共34頁2023/4/25131954年第一臺工業(yè)機器人

1981年美國“哥倫比亞”號航天飛機首次發(fā)射成功1-1.2自動控制科學(xué)(5)第13頁/共34頁2023/4/2514裝配機器人汽車自動焊接生產(chǎn)線1-1.2自動控制科學(xué)(6)第14頁/共34頁2023/4/2515自動立體倉庫1-1.2自動控制科學(xué)(7)第15頁/共34頁2023/4/2516注塑機自動搬運車1-1.2自動控制科學(xué)(8)第16頁/共34頁2023/4/2517機器人足球比賽月球車1-1.2自動控制科學(xué)(9)第17頁/共34頁2023/4/2518機器人干活機器人跳舞1-1.2自動控制科學(xué)(10)第18頁/共34頁2023/4/25191-1.2自動控制科學(xué)(11)無人駕駛汽車空中飛艇第19頁/共34頁2023/4/2520哈勃望遠鏡－特殊衛(wèi)星中巴資源衛(wèi)星——控制其準確地進入預(yù)定軌道運行并回收1-1.2自動控制科學(xué)(13)第20頁/共34頁2023/4/2521——按預(yù)定軌跡飛行1-1.2自動控制科學(xué)(14)第21頁/共34頁2023/4/2522制導(dǎo)導(dǎo)彈——瞄準目標1-1.2自動控制科學(xué)(15)第22頁/共34頁2023/4/25231-1.2自動控制科學(xué)(16)——搜索目標第23頁/共34頁2023/4/25241-1.2自動控制科學(xué)(17)自動調(diào)節(jié)原理（20世紀以前）反饋理論經(jīng)典控制理論(20世紀初)

時域法復(fù)域法(根軌跡法)頻域法

現(xiàn)代控制理論(20世紀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容錯控制系統(tǒng)辨識集散控制大系統(tǒng)復(fù)雜系統(tǒng)智能控制理論(20世紀70年代)

專家系統(tǒng)模糊控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)遺傳算法第24頁/共34頁2023/4/25251-1.3反饋控制原理構(gòu)成負反饋（形式）按偏差控制（實質(zhì)）【理解】

將系統(tǒng)的輸出信號引回輸入端，與輸入信號相比較，利用所得的偏差信號進行控制，達到減小偏差、消除偏差的目的。第25頁/共34頁2023/4/25261-1.4反饋控制系統(tǒng)的基本組成第26頁/共34頁2023/4/2527電壓放大功率放大SMif負載n+-u0ua+-電壓放大功率放大電動機uau0n方框圖：一般形式：控制器被控對象給定量被控量1-1.5自動控制系統(tǒng)基本控制方式（開環(huán)控制）第27頁/共34頁2023/4/2528閉環(huán)控制電壓放大功率放大SM負載n+-u0ua+-TGutue+-電壓放大功率放大電動機uau0n方框圖電位器測速電機ueut被控量控制器被控對象給定量檢測裝置第28頁/共34頁2023/4/2529被控量控制器被控對象給定量檢測裝置補償裝置被控量控制器被控對象給定量檢測裝置補償裝置擾動量按輸入補償按擾動補償復(fù)合控制第29頁/共34頁2023/4/2530按擾動補償復(fù)合控制電壓放大功率放大SM負載n

u0uaueTGut+-電壓放大RiubuRucuvn功放電動機u0測速電機補償裝置負載轉(zhuǎn)矩壓放ueutuvuRubuauc第30頁/共34頁2023/4/25311-3自動控制系統(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械系統(tǒng)電氣系統(tǒng)機電系統(tǒng)液壓系統(tǒng)氣動系統(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)時變系統(tǒng)確定性系統(tǒng)不確定性系統(tǒng)離散系統(tǒng)恒值控制系統(tǒng)隨動系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)