1、黨曉圓,自動(dòng)控制原理,課程類型：專業(yè)基礎(chǔ)必選 理論學(xué)時(shí)：64 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：8 課程設(shè)計(jì)：24,考核方式,本課程考核為期末閉卷筆試、實(shí)驗(yàn)課成績(jī)和平時(shí)考核相結(jié)合。學(xué)生的課程總評(píng)成績(jī)由平時(shí)成績(jī)（占20%）、實(shí)驗(yàn)課成績(jī)（20%）和期末考試成績(jī)（占60%）三部分構(gòu)成。,用到的知識(shí)：,電機(jī)拖動(dòng)、模擬電路、 信號(hào)與系統(tǒng)、復(fù)變函數(shù),學(xué)習(xí)重點(diǎn),1、自動(dòng)控制系統(tǒng)分析： （1）實(shí)際控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模（傳遞函數(shù)）； （2）線性連續(xù)系統(tǒng)在時(shí)域、頻域、復(fù)頻域中的 分析方法； 2、自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和校正： （1）線性連續(xù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)； （2）線性連續(xù)系統(tǒng)校正；,第一章 自動(dòng)控制系統(tǒng)概述,目的 對(duì)學(xué)科有一個(gè)初步的概念上的了解，懂得

2、其重要性,引起學(xué)習(xí)興趣，了解恰當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)方法。,內(nèi)容 掌握控制系統(tǒng)的基本概念及基本術(shù)語(yǔ) 掌握控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 掌握對(duì)控制系統(tǒng)的一般要求 了解控制理論的發(fā)展,1.1 引 言,自動(dòng)控制 在沒(méi)有人的直接參與的情況下，利用控制 裝置使被控對(duì)象的特性自動(dòng)地按照預(yù)先規(guī)定 的規(guī)律運(yùn)行或使它的某些參數(shù)按預(yù)定的要求 變化。,自動(dòng)控制系統(tǒng),自動(dòng)控制系統(tǒng)舉例,自動(dòng)控制原理,是自動(dòng)控制學(xué)科的基礎(chǔ)理論，是研究各類控制系統(tǒng)共性的一門技術(shù)基礎(chǔ)科學(xué)。 研究一般規(guī)律 提供基本方法 一種思想方法,1.2 開(kāi)環(huán)控制與閉環(huán)控制,開(kāi)環(huán)控制 引例：,結(jié)構(gòu)圖：,缺點(diǎn)：自身沒(méi)有能力根據(jù)系統(tǒng)的輸出量來(lái)修正控 制量的的數(shù)值，控制精度取決于器件精

3、度， 系統(tǒng)抗干擾能力差,特點(diǎn)：控制量與輸出量之間僅有前向通路，信號(hào) 的傳遞是單方向的，輸出對(duì)輸入沒(méi)有影響.,人工閉環(huán)系統(tǒng),如何用裝置來(lái)替人？,閉環(huán)控制 引例：,結(jié)構(gòu)圖：,功率 放大,電動(dòng)機(jī),反饋元件,-,-,-,功率 放大,電動(dòng)機(jī),-,反饋元件,功率 放大,電動(dòng)機(jī),-,特點(diǎn)：不僅有從輸入至輸出之間前向通路，同時(shí)具有從輸出返回至輸入端的信號(hào)傳遞通道。信號(hào)的傳遞構(gòu)成閉合回路.,優(yōu)點(diǎn)：控制精度高，系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng).,1.3 自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng),自動(dòng)控制中的常用術(shù)語(yǔ),被控對(duì)象,被控量,反饋量,給定量,控制量,擾動(dòng)量,1.3.1 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成,自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu),根據(jù)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分類 開(kāi)

4、環(huán)控制 閉環(huán)控制 擾動(dòng)控制 復(fù)合控制,1.3.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類,根據(jù)給定參考輸入信號(hào)分類,恒值控制系統(tǒng),隨動(dòng)控制系統(tǒng),給定值不變，克服干擾,給定值為未知的時(shí)間函數(shù),根據(jù)系統(tǒng)數(shù)學(xué)性質(zhì)分類,線性系統(tǒng) 非線性系統(tǒng),是否滿足 疊加定理,連續(xù)時(shí)間系統(tǒng) 離散時(shí)間系統(tǒng),根據(jù)時(shí)間信號(hào)的不同方式分類,根據(jù)控制對(duì)象端口信號(hào)數(shù)量來(lái)分類,SISO系統(tǒng) MIMO系統(tǒng),1.3.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求及本課 研究的內(nèi)容,自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求：必須穩(wěn)定的,響應(yīng)動(dòng)作要快,動(dòng)態(tài)過(guò)程 平穩(wěn),跟蹤值要準(zhǔn)確,研究的內(nèi)容,系統(tǒng)分析 系統(tǒng)綜合（系統(tǒng)設(shè)計(jì)，校正）,1.4 自動(dòng)控制理論的發(fā)展,早期：樸素的控制思想應(yīng)用,我國(guó)古代的弓

5、箭,蒸汽機(jī)的速度控制 （200多年前）,美國(guó)MIT的N. Wiener于1948發(fā)表控制論(Cybernetics)，標(biāo)志著控制論學(xué)科的誕生。,經(jīng)典控制理論發(fā)展階段,頻率分析法和根軌跡分析法，構(gòu)成了經(jīng)典 控制理論的基礎(chǔ)。,數(shù)學(xué)工具：主要是線性微分方程和基于拉普拉斯變換的傳遞函數(shù)。 研究對(duì)象：基本是單輸入單輸出系統(tǒng)。 典型成果：雷達(dá)高炮跟蹤系統(tǒng)，軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)，液壓伺服系統(tǒng)等。,現(xiàn)代控制理論發(fā)展階段,數(shù)學(xué)工具：主要是狀態(tài)空間法 研究對(duì)象：研究對(duì)象更為廣泛。如線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)、定常系統(tǒng)與時(shí)變系統(tǒng)、多輸入多輸出系統(tǒng)、變量耦合系統(tǒng)等。 典型成果：空間技術(shù)、軍事技術(shù)、多方面的工業(yè)技術(shù),智能控制理論發(fā)

6、展階段,70年代至今，基于人腦的思維、學(xué)習(xí)、推理 決策功能研究與發(fā)展的，是當(dāng)前控制理論學(xué)科研究的前沿領(lǐng)域(理論上未出現(xiàn)劃時(shí)代的進(jìn)展)。,主要研究方向：自適應(yīng)控制理論、模糊控制理論、人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、渾沌理論研究等。 主要研究成果：各種自動(dòng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，神經(jīng)計(jì)算機(jī)，機(jī)器人控制系統(tǒng)，模式識(shí)別，人工推理機(jī)等。,我國(guó)歷史和現(xiàn)狀,我國(guó)起步晚，在現(xiàn)代科學(xué)史上沒(méi)有占據(jù)一席 之地，1954年錢學(xué)森創(chuàng)立并引入工程控制 論，80年代普遍開(kāi)展教學(xué)和研究，但基礎(chǔ)工 業(yè)落后，以原料到生產(chǎn)，各方面落后，從自 動(dòng)化的材料、元件、系統(tǒng)和技術(shù)各方面都與 發(fā)達(dá)國(guó)家有較大差距。,30,小 結(jié) 明確什么叫自動(dòng)控制，正確理解被控對(duì)象、控制裝置和自控系統(tǒng)等概念。 了解自動(dòng)控制理論發(fā)展的四個(gè)主要階段。 明確系統(tǒng)常用的分類方式，掌握各類別的含義和信息特征 明確對(duì)自