第1章_緒論浙江工業(yè)大學(xué)國家精品課程自動控制原理

1、國國 家家 精精 品品 課課 程程自動控制原理自動控制原理國家級精品教材：王萬良國家級精品教材：王萬良, ,自動控制原理自動控制原理, ,高等教育出版社高等教育出版社,2008,2008自動控制原理國家精品課程 2自動控制原理自動控制原理國家精品課程網(wǎng)站國家精品課程網(wǎng)站 http:/ 3授課計劃授課計劃 1 1 自動控制的基本概念（自動控制的基本概念（2 2） 2 2 連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（8 8） 3 3 時域分析法（時域分析法（1010） 4 4 頻率法（頻率法（1212） 5 5 線性系統(tǒng)的校正方法（線性系統(tǒng)的校正方法（4 4） 6 6 離散系統(tǒng)控制理論（離散系統(tǒng)控制理

2、論（1212）自動控制原理國家精品課程 6授課老師授課老師 張端張端 1360570591613605705916，0571-852906150571-85290615 地址：地址： 廣廣C318C318 郵箱：郵箱： 研究方向：應(yīng)用軟件開發(fā)、控制軟件開發(fā)、研究方向：應(yīng)用軟件開發(fā)、控制軟件開發(fā)、能量收集系統(tǒng)、非線性控制能量收集系統(tǒng)、非線性控制 長期招聘有興趣的學(xué)生，做研究，寫仿真，長期招聘有興趣的學(xué)生，做研究，寫仿真，發(fā)表論文，申請專利。發(fā)表論文，申請專利。自動控制原理國家精品課程 7導(dǎo) 讀為什么要介紹本章?自動化技術(shù)幾乎滲透到國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域及社會生活的各個方面，是當代發(fā)展最迅速、應(yīng)用最廣

3、泛、最引人注目的高科技，是推動新的技術(shù)革命和新的產(chǎn)業(yè)革命的關(guān)鍵技術(shù)，在某種程度上說，自動化是現(xiàn)代化的同義詞。自動控制原理研究分析、設(shè)計自動控制系統(tǒng)的基本方法。本章主要講什么內(nèi)容?從介紹自動控制的發(fā)展歷史入手，引出自動控制理論分析、設(shè)計自動控制系統(tǒng)的基本思想，然后介紹自動控制的基本概念，以及對自動控制系統(tǒng)的基本要求，使讀者對自動控制理論的總的目標有個大致的了解。第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念自動控制原理國家精品課程 8第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念 1.0 1.0 自動控制發(fā)展簡史自動控制發(fā)展簡史 1.1 1.1 自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng) 1.2 1.

4、2 自動控制系統(tǒng)的類型自動控制系統(tǒng)的類型 1.3 1.3 對自動控制系統(tǒng)性能的基本要求對自動控制系統(tǒng)性能的基本要求 1.4 1.4 本課程的主要內(nèi)容及其相互關(guān)系本課程的主要內(nèi)容及其相互關(guān)系自動控制原理國家精品課程 91.0 自動控制發(fā)展簡史中國古代自動化方面的成就：中國古代自動化方面的成就： 公元前公元前1414世紀至前世紀至前1111世紀，中國、世紀，中國、埃及和巴比倫出現(xiàn)埃及和巴比倫出現(xiàn)自動計時漏壺自動計時漏壺； 公元公元130130年，張衡年，張衡(78-139,(78-139,東漢東漢) )發(fā)明水運渾象，發(fā)明水運渾象，132132年研制出年研制出自動自動測量地震的候風(fēng)地動儀測量地震的候

5、風(fēng)地動儀； 公元公元235235年，馬鈞研制出用齒輪傳年，馬鈞研制出用齒輪傳動自動指示方向的動自動指示方向的指南車指南車，類似，類似按擾動補償?shù)淖钥叵到y(tǒng)；按擾動補償?shù)淖钥叵到y(tǒng)；自動控制原理國家精品課程 10中國古代自動化方面的輝煌成就：中國古代自動化方面的輝煌成就： 公元公元725年，一行、梁令瓚發(fā)明有自動報時機構(gòu)的年，一行、梁令瓚發(fā)明有自動報時機構(gòu)的水運渾象水運渾象，其中使用了一個天衡裝置，是一個按，其中使用了一個天衡裝置，是一個按被調(diào)量偏差調(diào)節(jié)的自動調(diào)節(jié)器；被調(diào)量偏差調(diào)節(jié)的自動調(diào)節(jié)器； 公元公元1086-1092年，蘇頌和韓公廉在開封建成年，蘇頌和韓公廉在開封建成“水水運儀象臺運儀象臺”,

6、把時鐘機械和觀測用渾儀結(jié)合起來，把時鐘機械和觀測用渾儀結(jié)合起來，這比西方羅伯特這比西方羅伯特.胡克早六個世紀胡克早六個世紀 ； 公元公元l135年，宋代王普記述年，宋代王普記述“蓮華漏蓮華漏”上使用浮上使用浮子子閥門式機構(gòu)閥門式機構(gòu)自動調(diào)節(jié)漏壺的水位自動調(diào)節(jié)漏壺的水位； 公元公元1637年，明代的年，明代的天工開物天工開物一書中記載有一書中記載有程序控制思想的程序控制思想的提花織機提花織機結(jié)構(gòu)圖。結(jié)構(gòu)圖。 自動控制原理國家精品課程 11十八世紀，各種動力裝置成為人們研究的重點。十八世紀，各種動力裝置成為人們研究的重點。1750年，安得魯年，安得魯. 米克爾米克爾(1719-1811)發(fā)明發(fā)明風(fēng)

7、車扇尾傳動裝置風(fēng)車扇尾傳動裝置，使風(fēng)車自動地面向風(fēng)。使風(fēng)車自動地面向風(fēng)。威廉威廉. 丘比特對自動開合的百葉窗式翼板進行改進，使其能丘比特對自動開合的百葉窗式翼板進行改進，使其能夠自動地調(diào)整風(fēng)車的傳動速度。這種可調(diào)整的調(diào)節(jié)器在夠自動地調(diào)整風(fēng)車的傳動速度。這種可調(diào)整的調(diào)節(jié)器在1807年取的專利權(quán)。年取的專利權(quán)。托馬斯托馬斯.米德和斯蒂芬米德和斯蒂芬.胡泊分別于胡泊分別于 1787年和年和1789年獲得年獲得風(fēng)車風(fēng)車離心調(diào)速器離心調(diào)速器的專利權(quán)。的專利權(quán)。1765年俄國的波爾祖諾夫發(fā)明了蒸汽機鍋爐的水位年俄國的波爾祖諾夫發(fā)明了蒸汽機鍋爐的水位自動調(diào)節(jié)器。自動調(diào)節(jié)器。這在俄國被認為是世界上第一個自動這

8、在俄國被認為是世界上第一個自動調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器。 國外古代自動化方面的輝煌成就：國外古代自動化方面的輝煌成就：自動控制原理國家精品課程 12世界上公認的第一個自動控制系統(tǒng)世界上公認的第一個自動控制系統(tǒng)英國格拉斯哥大學(xué)的儀器修理工瓦特在英國格拉斯哥大學(xué)的儀器修理工瓦特在紐可門蒸汽機汽缸外增加了冷凝器，紐可門蒸汽機汽缸外增加了冷凝器，1769年他的年他的“在火力機中減少蒸汽和燃在火力機中減少蒸汽和燃料消耗的一種新方法料消耗的一種新方法”專利獲得批準。專利獲得批準。1774年瓦特制成新型單向蒸汽機，年瓦特制成新型單向蒸汽機，1781年將往返運動改成旋轉(zhuǎn)運動，年將往返運動改成旋轉(zhuǎn)運動，1782年改進為雙

9、向作用蒸汽機。年改進為雙向作用蒸汽機。馬克思的馬克思的資本資本論論評價為評價為“才才找到一種原動找到一種原動機機”。自動控制原理國家精品課程 13飛球調(diào)節(jié)器飛球調(diào)節(jié)器世界上公認的第一個自動控制系統(tǒng)世界上公認的第一個自動控制系統(tǒng) 圖 1.1 飛球調(diào)節(jié)器原理圖 關(guān) 汽閥聯(lián)結(jié)器 開 調(diào)節(jié)器軸 套環(huán) 汽輪機軸 1788年瓦特發(fā)明飛球年瓦特發(fā)明飛球調(diào)節(jié)器，進一步推動調(diào)節(jié)器，進一步推動蒸汽機的應(yīng)用，促進蒸汽機的應(yīng)用，促進了工業(yè)的發(fā)展。了工業(yè)的發(fā)展。 推動了社會進步是飛推動了社會進步是飛球調(diào)節(jié)器公認為第一球調(diào)節(jié)器公認為第一個自動控制系統(tǒng)的最個自動控制系統(tǒng)的最主要原因！主要原因！自動控制原理國家精品課程 14

10、沒有理論指導(dǎo)使控制技術(shù)停滯了一個世紀！沒有理論指導(dǎo)使控制技術(shù)停滯了一個世紀！ 飛球調(diào)節(jié)器有時使蒸汽機速度出現(xiàn)大幅度飛球調(diào)節(jié)器有時使蒸汽機速度出現(xiàn)大幅度振蕩。其它自動控制系統(tǒng)也有類似現(xiàn)象。振蕩。其它自動控制系統(tǒng)也有類似現(xiàn)象。 由于當時還沒有自控理論，所以不能從理由于當時還沒有自控理論，所以不能從理論上解釋這一現(xiàn)象。論上解釋這一現(xiàn)象。 為了解決這個問題，盲目探索了大約一個為了解決這個問題，盲目探索了大約一個世紀之久。世紀之久。 自動控制原理國家精品課程 15自動控制理論的開端自動控制理論的開端 1868年英國麥克斯韋爾的年英國麥克斯韋爾的“論調(diào)速器論調(diào)速器”論文指出：論文指出： 不應(yīng)單獨研究飛球調(diào)

11、節(jié)器，必須從整個系統(tǒng)分析控制的不不應(yīng)單獨研究飛球調(diào)節(jié)器，必須從整個系統(tǒng)分析控制的不穩(wěn)定。穩(wěn)定。 建立系統(tǒng)微分方程，分析微分方程解的穩(wěn)定性，從而分析建立系統(tǒng)微分方程，分析微分方程解的穩(wěn)定性，從而分析實際系統(tǒng)是否會出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。實際系統(tǒng)是否會出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。 這樣，控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的分析，變成了判別微分方程的特這樣，控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的分析，變成了判別微分方程的特征根的實部的正、負號問題。征根的實部的正、負號問題。 麥克斯韋爾的這篇論文被公認為自動控制理論的開麥克斯韋爾的這篇論文被公認為自動控制理論的開端。端。自動控制原理國家精品課程 161875年，英國勞斯（年，英國勞斯（1831- 1907）提出

12、代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)。）提出代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)。約在約在1875年，年，Maxwell擔(dān)任了劍橋擔(dān)任了劍橋Adams Prize的評獎委員。這的評獎委員。這項兩年一次的獎授予在該委員會所選科學(xué)主題方面竟爭的最佳項兩年一次的獎授予在該委員會所選科學(xué)主題方面竟爭的最佳論文。論文。1877年該項獎的主題是年該項獎的主題是“運動的穩(wěn)定性運動的穩(wěn)定性”。E.J.Routh在這項竟賽中以其跟據(jù)多項式的系數(shù)決定多項式在右在這項竟賽中以其跟據(jù)多項式的系數(shù)決定多項式在右半平面的根的數(shù)目的論文奪得桂冠。半平面的根的數(shù)目的論文奪得桂冠。Routh的這一成果現(xiàn)在被稱為勞斯判據(jù)。的這一成果現(xiàn)在被稱為勞斯判據(jù)。Routh工作的意義在于

13、開始建立有關(guān)動態(tài)穩(wěn)定性的系統(tǒng)理論。工作的意義在于開始建立有關(guān)動態(tài)穩(wěn)定性的系統(tǒng)理論。 1895年，瑞士數(shù)學(xué)家赫爾維茲提出另外一種形式的代年，瑞士數(shù)學(xué)家赫爾維茲提出另外一種形式的代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)。數(shù)穩(wěn)定判據(jù)。經(jīng)典控制理論的孕育經(jīng)典控制理論的孕育自動控制原理國家精品課程 17經(jīng)典控制理論的孕育經(jīng)典控制理論的孕育 1892年，俄國李雅普諾夫提出穩(wěn)定性定義年，俄國李雅普諾夫提出穩(wěn)定性定義和兩個穩(wěn)定判據(jù)。和兩個穩(wěn)定判據(jù)。1892年，俄羅斯偉大的數(shù)學(xué)力學(xué)家年，俄羅斯偉大的數(shù)學(xué)力學(xué)家A.M.Lyapunov（1857.5.25-1918.11.3）發(fā)表了具有深遠歷史意義的博士論文）發(fā)表了具有深遠歷史意義的博士論文

14、“運動穩(wěn)定性運動穩(wěn)定性的一般問題的一般問題” ，提出了為當今學(xué)術(shù)界廣為應(yīng)用且影響巨大的，提出了為當今學(xué)術(shù)界廣為應(yīng)用且影響巨大的李亞普諾夫方法，也即李亞普諾夫第二方法或李亞普諾夫直李亞普諾夫方法，也即李亞普諾夫第二方法或李亞普諾夫直接方法。接方法。該方法不僅適用于線性系統(tǒng)，而且適用于非線性時變該方法不僅適用于線性系統(tǒng)，而且適用于非線性時變系統(tǒng)的分析與設(shè)計，是自動控制理論課程講授的主要系統(tǒng)的分析與設(shè)計，是自動控制理論課程講授的主要內(nèi)容之一。內(nèi)容之一。 自動控制原理國家精品課程 18經(jīng)典控制理論的孕育經(jīng)典控制理論的孕育 1932年，美國奈奎斯特提出奈氏穩(wěn)定判據(jù)。年，美國奈奎斯特提出奈氏穩(wěn)定判據(jù)。19

15、28年年8月月2日，日，Harold Black(1898-1983)在上班途中的渡船上在上班途中的渡船上靈光一閃，發(fā)明了在當今控制理論中占核心地位的負反饋放大靈光一閃，發(fā)明了在當今控制理論中占核心地位的負反饋放大器。他將其發(fā)明隨手記在了一份紐約時報上，這份早報已成為器。他將其發(fā)明隨手記在了一份紐約時報上，這份早報已成為一件珍貴的文物診藏在一件珍貴的文物診藏在AT&T的檔案館中。的檔案館中。九年后，九年后， Black開發(fā)出實用的負反饋放大器和負反饋理論，開發(fā)出實用的負反饋放大器和負反饋理論，Black才得到這項專利。才得到這項專利。反饋放大器的振蕩問題給其實用化帶來了難以克服的反饋放大器的振

16、蕩問題給其實用化帶來了難以克服的麻煩。麻煩。Harry Nyquist(1889-1976)于于1932年發(fā)表了包含著名的年發(fā)表了包含著名的“乃奎乃奎斯特判據(jù)斯特判據(jù)” 的論文，并在的論文，并在1934年加入了年加入了Bell Labs。自動控制原理國家精品課程 19經(jīng)典控制理論的孕育經(jīng)典控制理論的孕育 1940年，美國伯德引入半對數(shù)坐標系。年，美國伯德引入半對數(shù)坐標系。Bell實驗室的另一位理論專家，實驗室的另一位理論專家，Hendrik Bode(1905-1982)也和也和一些數(shù)學(xué)家開始對負反饋放大器的設(shè)計問題進行研究。一些數(shù)學(xué)家開始對負反饋放大器的設(shè)計問題進行研究。Bode是一位應(yīng)用數(shù)

17、學(xué)家，是一位應(yīng)用數(shù)學(xué)家，1926年在俄荷俄州立大學(xué)年在俄荷俄州立大學(xué)(Ohio State)獲碩士；獲碩士；1935年在哥倫比亞大學(xué)年在哥倫比亞大學(xué)(ColumbiaUniversity)獲物理獲物理學(xué)博士學(xué)位。學(xué)博士學(xué)位。1940年，年，Bode引入了半對數(shù)坐標系，使頻率特性的繪引入了半對數(shù)坐標系，使頻率特性的繪制工作更加適用于工程設(shè)計。制工作更加適用于工程設(shè)計。自動控制原理國家精品課程 20經(jīng)典控制理論的孕育經(jīng)典控制理論的孕育 二戰(zhàn)中自動火炮、雷達、飛機以及通訊系二戰(zhàn)中自動火炮、雷達、飛機以及通訊系統(tǒng)的控制研究直接推動了經(jīng)典控制的發(fā)展。統(tǒng)的控制研究直接推動了經(jīng)典控制的發(fā)展。自動控制原理國家

18、精品課程 21維納維納控制論控制論是關(guān)于怎樣把機械元件和電氣元件組合成穩(wěn)是關(guān)于怎樣把機械元件和電氣元件組合成穩(wěn)定的并且具有特定性能的系統(tǒng)的科學(xué)。這門新科學(xué)的一個非定的并且具有特定性能的系統(tǒng)的科學(xué)。這門新科學(xué)的一個非常突出的特點就是完全常突出的特點就是完全不考慮能量、熱量和效率不考慮能量、熱量和效率等因素，可等因素，可是，在其他各門自然科學(xué)中，這些因素是十分重要的。是，在其他各門自然科學(xué)中，這些因素是十分重要的。控制論所討論的主要問題是一個控制論所討論的主要問題是一個系統(tǒng)的各個不同部分之間的系統(tǒng)的各個不同部分之間的相互作用的定性性質(zhì)相互作用的定性性質(zhì)，以及整個系統(tǒng)的總體運動狀態(tài)。，以及整個系統(tǒng)的

19、總體運動狀態(tài)。經(jīng)典控制理論的形成經(jīng)典控制理論的形成 1948年，維納出版年，維納出版控制論控制論，形成完整的，形成完整的經(jīng)典控制理論，標志控制學(xué)科的誕生。經(jīng)典控制理論，標志控制學(xué)科的誕生。維納成為控制論的創(chuàng)始人！維納成為控制論的創(chuàng)始人！自動控制原理國家精品課程 22空間技術(shù)促使現(xiàn)代控制理論的產(chǎn)生空間技術(shù)促使現(xiàn)代控制理論的產(chǎn)生現(xiàn)代控制理論促進了空間技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)代控制理論促進了空間技術(shù)的發(fā)展 二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，各國大力發(fā)展空間技二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，各國大力發(fā)展空間技術(shù)，經(jīng)典控制理論不能滿足需要，需要研究術(shù)，經(jīng)典控制理論不能滿足需要，需要研究新的控制理論。新的控制理論。 現(xiàn)代控制理論在空間技術(shù)取得

20、巨大成功，促現(xiàn)代控制理論在空間技術(shù)取得巨大成功，促進了空間技術(shù)的發(fā)展。進了空間技術(shù)的發(fā)展。自動控制原理國家精品課程 23現(xiàn)代控制理論在工業(yè)過程控制方面遭遇現(xiàn)代控制理論在工業(yè)過程控制方面遭遇滑鐵盧，促使智能控制技術(shù)的誕生！滑鐵盧，促使智能控制技術(shù)的誕生！ 現(xiàn)代控制理論在空間技術(shù)取得巨大成功，但現(xiàn)代控制理論在空間技術(shù)取得巨大成功，但由于工業(yè)過程控制中普遍存在的不確定性和由于工業(yè)過程控制中普遍存在的不確定性和干擾，難以取得預(yù)期的效果。干擾，難以取得預(yù)期的效果。 模擬人的控制技術(shù)模擬人的控制技術(shù)智能控制，雖然不能智能控制，雖然不能實現(xiàn)精確的控制，但對各種復(fù)雜系統(tǒng)能夠做實現(xiàn)精確的控制，但對各種復(fù)雜系統(tǒng)能

21、夠做到比較滿意的控制。到比較滿意的控制。第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念1.0 1.0 自動控制發(fā)展簡史自動控制發(fā)展簡史1.1 1.1 自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)1.2 1.2 自動控制系統(tǒng)的類型自動控制系統(tǒng)的類型1.3 1.3 對自動控制系統(tǒng)性能的基本要求對自動控制系統(tǒng)性能的基本要求1.4 1.4 本課程的主要內(nèi)容及其相互間的關(guān)系本課程的主要內(nèi)容及其相互間的關(guān)系自動控制原理國家精品課程 251.1 1.1 自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng) 自動控制是自動控制是在沒有人參與的情況下在沒有人參與的情況下，系統(tǒng)的，系統(tǒng)的控制器自動地按照人預(yù)定的要求控制設(shè)備或控制器自動地按照人預(yù)定的要求控

22、制設(shè)備或過程，使之具有一定的狀態(tài)和性能。過程，使之具有一定的狀態(tài)和性能。 具有自動控制功能的系統(tǒng)稱為具有自動控制功能的系統(tǒng)稱為自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)。自動控制原理國家精品課程 26火炮自動控制系統(tǒng)火炮自動控制系統(tǒng)自動控制原理國家精品課程 27人在控制過程中起了三個作用：人在控制過程中起了三個作用： （1）觀測：）觀測：用眼睛去觀測溫度計和轉(zhuǎn)速表的指示值；用眼睛去觀測溫度計和轉(zhuǎn)速表的指示值； （2）比較與決策：）比較與決策：人腦把觀測得到的數(shù)據(jù)與要求的人腦把觀測得到的數(shù)據(jù)與要求的數(shù)據(jù)相比較，進行判斷，根據(jù)給定的控制規(guī)律給出控數(shù)據(jù)相比較，進行判斷，根據(jù)給定的控制規(guī)律給出控制量；制量； （3）執(zhí)行

23、：）執(zhí)行：根據(jù)控制量用手具體調(diào)節(jié)，如調(diào)節(jié)閥門根據(jù)控制量用手具體調(diào)節(jié)，如調(diào)節(jié)閥門開度、改變觸點位置。開度、改變觸點位置。在自動控制中，則用控制裝置代替人來完成上述功能。在自動控制中，則用控制裝置代替人來完成上述功能。 自動控制原理國家精品課程 28自動控制熱力系統(tǒng)自動控制熱力系統(tǒng)自動控制原理國家精品課程 29直流電機速度控制系統(tǒng)直流電機速度控制系統(tǒng)第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念1.0 1.0 自動控制發(fā)展簡史自動控制發(fā)展簡史1.1 1.1 自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)1.2 1.2 自動控制系統(tǒng)的類型自動控制系統(tǒng)的類型1.3 1.3 對自動控制系統(tǒng)性能的基本要求對自動控制系統(tǒng)性

24、能的基本要求1.4 1.4 本課程的主要內(nèi)容及其相互間的關(guān)系本課程的主要內(nèi)容及其相互間的關(guān)系自動控制原理國家精品課程 31 1.2 1.2 自動控制系統(tǒng)的類型自動控制系統(tǒng)的類型1.2.1 1.2.1 開環(huán)、閉環(huán)與復(fù)合控制系統(tǒng)開環(huán)、閉環(huán)與復(fù)合控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng):如果控制系統(tǒng)如果控制系統(tǒng)的被控量對系的被控量對系統(tǒng)沒有控制作統(tǒng)沒有控制作用。用。 自動控制原理國家精品課程 32開環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點開環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點開環(huán)控制系統(tǒng)的應(yīng)用場合開環(huán)控制系統(tǒng)的應(yīng)用場合 邏輯控制邏輯控制 順序控制順序控制 擾動少的場合擾動少的場合優(yōu)點：優(yōu)點：簡單，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性簡單，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性缺點：缺點：

25、控制精度易受擾動影響控制精度易受擾動影響控制精度差（擾動存在時）控制精度差（擾動存在時）自動控制原理國家精品課程 33 直流電機速度開環(huán)控制系統(tǒng)直流電機速度開環(huán)控制系統(tǒng)自動控制原理國家精品課程 34 閉環(huán)控制系統(tǒng)或閉環(huán)控制系統(tǒng)或負負反饋控制系統(tǒng)反饋控制系統(tǒng):系統(tǒng)的被控量直接或間接地參與控制系統(tǒng)的被控量直接或間接地參與控制 負負反饋控制系統(tǒng)與反饋控制系統(tǒng)與正正反饋控制系統(tǒng)的分析反饋控制系統(tǒng)的分析自動控制原理國家精品課程 35 復(fù)合控制系統(tǒng)復(fù)合控制系統(tǒng):在系統(tǒng)中同時引進開環(huán)控制和閉環(huán)控制在系統(tǒng)中同時引進開環(huán)控制和閉環(huán)控制 自動控制原理國家精品課程 361.2.2 1.2.2 線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)線

26、性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)滿足疊加原理的系統(tǒng)是線性系統(tǒng)滿足疊加原理的系統(tǒng)是線性系統(tǒng),否則是非線性系統(tǒng)。否則是非線性系統(tǒng)。微分方程描述：若系統(tǒng)的輸入量、輸出量及其各階導(dǎo)數(shù)均為微分方程描述：若系統(tǒng)的輸入量、輸出量及其各階導(dǎo)數(shù)均為線性時，系統(tǒng)為線性系統(tǒng)。線性時，系統(tǒng)為線性系統(tǒng)。放大器放大器輸入輸入輸出輸出輸入輸入輸入輸入輸出輸出輸出輸出自動控制原理國家精品課程 371.2.3 1.2.3 連續(xù)系統(tǒng)與離散系統(tǒng)連續(xù)系統(tǒng)與離散系統(tǒng)若系統(tǒng)中所有信號都是連續(xù)信號，則稱為連續(xù)時間系統(tǒng)，簡稱若系統(tǒng)中所有信號都是連續(xù)信號，則稱為連續(xù)時間系統(tǒng)，簡稱為連續(xù)系統(tǒng)。為連續(xù)系統(tǒng)。如果系統(tǒng)中有一處或幾處的信號是離散信號，則稱為離散時間

27、如果系統(tǒng)中有一處或幾處的信號是離散信號，則稱為離散時間系統(tǒng)，簡稱為離散系統(tǒng)。系統(tǒng)，簡稱為離散系統(tǒng)。 自動控制原理國家精品課程 381.2.4 1.2.4 定常系統(tǒng)與時變系統(tǒng)定常系統(tǒng)與時變系統(tǒng)時變系統(tǒng)實例：航天器的飛行過程時變系統(tǒng)實例：航天器的飛行過程 如果控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)在系統(tǒng)運行過程中不隨時間變化，如果控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)在系統(tǒng)運行過程中不隨時間變化，則稱為定常系統(tǒng)或者時不變系統(tǒng)，否則，稱為時變系統(tǒng)。則稱為定常系統(tǒng)或者時不變系統(tǒng)，否則，稱為時變系統(tǒng)。 定常系統(tǒng)實例：定常系統(tǒng)實例：RLCRLC電路電路 自動控制原理國家精品課程 39 1.2.5 SISO1.2.5 SISO系統(tǒng)和系統(tǒng)和MI

28、MOMIMO系統(tǒng)系統(tǒng)圖 1.10 單 變 量 系 統(tǒng) 與 多 變 量 系 統(tǒng)系 統(tǒng))(tc)(tr系 統(tǒng))(1tc)(1tr)(trm)(tcn(a) 單 變 量 系 統(tǒng)(b) 多 變 量 系 統(tǒng) 單輸入單輸出系統(tǒng)通常稱為單變單輸入單輸出系統(tǒng)通常稱為單變量系統(tǒng)，只有一個輸入（不包括擾動量系統(tǒng)，只有一個輸入（不包括擾動輸入）和一個輸出。輸入）和一個輸出。 多輸入多輸出系統(tǒng)通常稱為多變多輸入多輸出系統(tǒng)通常稱為多變量系統(tǒng)，有多個輸入和輸出。量系統(tǒng)，有多個輸入和輸出。 單變量系統(tǒng)可以作為多變量系統(tǒng)單變量系統(tǒng)可以作為多變量系統(tǒng)的特例。的特例。多變量系統(tǒng)實例：化工過程中多變量系統(tǒng)實例：化工過程中溫度、壓力

29、、液位控制系統(tǒng)溫度、壓力、液位控制系統(tǒng)自動控制原理國家精品課程 401.2.6 1.2.6 集中參數(shù)系統(tǒng)與分布參數(shù)系統(tǒng)集中參數(shù)系統(tǒng)與分布參數(shù)系統(tǒng)集中參數(shù)系統(tǒng)實例：集中參數(shù)系統(tǒng)實例：mF(t)fX(t)分布參數(shù)系統(tǒng)實例：電力線路分布參數(shù)系統(tǒng)實例：電力線路不能只用一個電阻和電容表示，而要考慮分布電阻和電容的影響。不能只用一個電阻和電容表示，而要考慮分布電阻和電容的影響。彈簧阻尼器系統(tǒng)彈簧阻尼器系統(tǒng)第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念1.0 1.0 自動控制發(fā)展簡史自動控制發(fā)展簡史1.1 1.1 自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)1.2 1.2 自動控制系統(tǒng)的類型自動控制系統(tǒng)的類型1.3 1.

30、3 對自動控制系統(tǒng)性能的基本要求對自動控制系統(tǒng)性能的基本要求1.4 1.4 本課程的主要內(nèi)容及其相互間的關(guān)系本課程的主要內(nèi)容及其相互間的關(guān)系自動控制原理國家精品課程 421.3 1.3 對自動控制系統(tǒng)性能的基本要求對自動控制系統(tǒng)性能的基本要求穩(wěn)定性穩(wěn)定性: :系統(tǒng)正常工作的系統(tǒng)正常工作的首要條件首要條件穩(wěn)穩(wěn)自動控制原理國家精品課程 43 穩(wěn)態(tài)性能穩(wěn)態(tài)性能: :控制的準確性控制的準確性準準自動控制原理國家精品課程 44 暫態(tài)性能暫態(tài)性能: :控制的快速性控制的快速性快快自動控制原理國家精品課程 45暫態(tài)性能暫態(tài)性能（動態(tài)性能，（動態(tài)性能， 瞬態(tài)性能）瞬態(tài)性能）快快第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念1.0 1.0 自動控制發(fā)展簡史自動控制發(fā)展簡史1.1 1.1 自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)1.2 1.2 自動控制