自動(dòng)控制原理B1

1、自動(dòng)控制原理B Automation Control Theory B信息工程學(xué)院自動(dòng)化系信息工程學(xué)院自動(dòng)化系溫溫 素素 芳芳自動(dòng)控制理論自動(dòng)控制理論（第（第3 3版）版）. .夏德鈐夏德鈐. .機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社.2007.2007 1 1 自動(dòng)控制原理自動(dòng)控制原理（第（第2 2版）版）. .吳麒吳麒. .清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社.1992.1992 2 2 自動(dòng)控制原理自動(dòng)控制原理（第（第4 4版）版）. .胡壽松胡壽松. .科學(xué)出版社科學(xué)出版社.2001.2001 3 Richard C. Dorf. Modern Control Systems( 3 Richard C.

2、 Dorf. Modern Control Systems(第九版第九版). ). 北京：科學(xué)出版社北京：科學(xué)出版社. 2002. 2002參考教材參考教材教材教材教學(xué)安排教學(xué)安排7070 考試成績(jī)考試成績(jī)出勤作業(yè)課堂表現(xiàn)（2 2）成績(jī)?cè)u(píng)定）成績(jī)?cè)u(píng)定1515 平時(shí)成績(jī)平時(shí)成績(jī)15% 15% 實(shí)驗(yàn)成績(jī)實(shí)驗(yàn)成績(jī)課程的性質(zhì)與特點(diǎn)課程的性質(zhì)與特點(diǎn)v自動(dòng)控制是一門技術(shù)學(xué)科，它從方法論的角度來(lái)研 究系統(tǒng)的建立、分析與設(shè)計(jì)。v 該課程與其它課程的關(guān)系。自動(dòng)控制理論自動(dòng)控制理論大學(xué)物理大學(xué)物理信號(hào)與系統(tǒng)信號(hào)與系統(tǒng)復(fù)變函數(shù)復(fù)變函數(shù)拉氏變換拉氏變換電路理論電路理論電機(jī)與拖動(dòng)電機(jī)與拖動(dòng)模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)微積分

3、微積分各類各類專業(yè)課專業(yè)課建筑設(shè)備建筑設(shè)備自動(dòng)化自動(dòng)化第一章第一章 緒論緒論主要內(nèi)容主要內(nèi)容對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求基本要求自動(dòng)控制的基本概念基本概念自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類分類本課程的主要內(nèi)容、學(xué)習(xí)的目的與方法目的與方法自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展簡(jiǎn)史發(fā)展簡(jiǎn)史自動(dòng)控制的自動(dòng)控制的基本概念基本概念自動(dòng)控制技術(shù)自動(dòng)控制技術(shù)控制：控制：能夠使設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程的能夠使設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程的物理量物理量保持保持恒定或者恒定或者按照一定規(guī)律變化按照一定規(guī)律變化的的動(dòng)作動(dòng)作。控制控制人工控制人工控制自動(dòng)控制自動(dòng)控制自動(dòng)控制技術(shù)自動(dòng)控制技術(shù)測(cè)量比較決策（控制器）淋浴系統(tǒng)淋浴系統(tǒng)神經(jīng)感受神經(jīng)感受人腦人腦肌肉肌肉實(shí)際水溫實(shí)際水溫期望水

4、溫期望水溫手手閥門閥門執(zhí)行器被控對(duì)象自動(dòng)控制的自動(dòng)控制的基本概念基本概念爐溫控制系統(tǒng)原理圖爐溫控制系統(tǒng)原理圖自動(dòng)控制技術(shù)自動(dòng)控制技術(shù)自動(dòng)控制的自動(dòng)控制的基本概念基本概念自動(dòng)控制技術(shù)自動(dòng)控制技術(shù)爐溫控制系統(tǒng)方框圖爐溫控制系統(tǒng)方框圖自動(dòng)控制的自動(dòng)控制的基本概念基本概念自動(dòng)控制技術(shù)自動(dòng)控制技術(shù) 自動(dòng)控制是指在沒(méi)有人直接參與的情況下, 利用外加的設(shè)備或裝置(稱控制裝置或控制器), 使機(jī)器、 設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程(統(tǒng)稱被控對(duì)象)的某個(gè)工作狀態(tài)或參數(shù)(即被控量)自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。水位控制 控制器 執(zhí)行器水箱系統(tǒng) 傳感器 h 水位測(cè)量水位測(cè)量與變送與變送執(zhí)行器執(zhí)行器控制器控制器給定給定自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成：

5、自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成： 傳感器、控制器、執(zhí)行器、傳感器、控制器、執(zhí)行器、被控對(duì)象、比較環(huán)節(jié)被控對(duì)象、比較環(huán)節(jié)自動(dòng)控制的自動(dòng)控制的基本概念基本概念自動(dòng)控制技術(shù)自動(dòng)控制技術(shù) 隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和其它技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，自動(dòng)控制技術(shù)更具有特別重要的作用，且應(yīng)用范圍已擴(kuò)展到生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)管理和其它許多社會(huì)生活領(lǐng)域，已成為現(xiàn)代社會(huì)活動(dòng)中不可缺少的重要組成部分。工業(yè)企業(yè)實(shí)例工業(yè)企業(yè)實(shí)例軍事航天領(lǐng)域軍事航天領(lǐng)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域商業(yè)領(lǐng)域商業(yè)領(lǐng)域日常生活領(lǐng)域日常生活領(lǐng)域自動(dòng)控制的自動(dòng)控制的基本概念基本概念第一章第一章 緒論緒論主要內(nèi)容主要內(nèi)容對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求基本要求自動(dòng)控制的基本概念基本概念

6、自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類分類本課程的主要內(nèi)容、學(xué)習(xí)的目的與方法目的與方法自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展簡(jiǎn)史發(fā)展簡(jiǎn)史自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類自動(dòng)控制的自動(dòng)控制的分類分類 自動(dòng)控制系統(tǒng)有多種分類方法，站在不同的角度分類不同。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)和復(fù)合控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)和復(fù)合控制系統(tǒng)1 1）開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)）開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：系統(tǒng)沒(méi)有抗干擾能力，控制精度低。系統(tǒng)沒(méi)有抗干擾能力，控制精度低。開(kāi)環(huán)控制方式信號(hào)由輸入開(kāi)環(huán)控制方式信號(hào)由輸入至被控量至被控量單向傳遞單向傳遞?？刂破骺刂屏靠刂茖?duì)象輸入量輸出量?jī)?yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，易于實(shí)現(xiàn)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，易于實(shí)現(xiàn)。適用場(chǎng)合：適用

7、場(chǎng)合：不存在干擾，元件穩(wěn)定，控制精度不存在干擾，元件穩(wěn)定，控制精度要求不高。要求不高。自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類自動(dòng)控制的自動(dòng)控制的分類分類2 2）閉環(huán)控制系統(tǒng)）閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)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 閉環(huán)控制系統(tǒng)也叫閉環(huán)控制系統(tǒng)也叫反饋控制系統(tǒng)反饋控制系統(tǒng)反饋：在自動(dòng)控制系統(tǒng)中,把輸出量的一部分送回系統(tǒng)的輸入端,對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制,這一過(guò)程叫反饋。自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類自動(dòng)控制的自動(dòng)控制的分類分類2 2）閉環(huán)控制系統(tǒng)）閉環(huán)控制系統(tǒng)反饋控制特點(diǎn)：反饋控制特點(diǎn)： 輸出參與控制輸出參與控制 自動(dòng)檢測(cè)偏差糾正偏差

8、自動(dòng)檢測(cè)偏差糾正偏差 具有抗干擾能力具有抗干擾能力反饋控制缺點(diǎn)：反饋控制缺點(diǎn)： 穩(wěn)定性差穩(wěn)定性差反饋控制適用場(chǎng)合：反饋控制適用場(chǎng)合： 系統(tǒng)元件參數(shù)變化系統(tǒng)元件參數(shù)變化和擾動(dòng)無(wú)法預(yù)計(jì)的場(chǎng)合。和擾動(dòng)無(wú)法預(yù)計(jì)的場(chǎng)合。 反饋是控制理論的基石！自動(dòng)控制的自動(dòng)控制的分類分類(1) (1) 被控對(duì)象被控對(duì)象(2) (2) 被控量或輸出量被控量或輸出量(3) (3) 控制量控制量(4) (4) 設(shè)定量或輸入量設(shè)定量或輸入量(5) (5) 擾動(dòng)量擾動(dòng)量 閉環(huán)控制系統(tǒng)中的基本術(shù)語(yǔ)閉環(huán)控制系統(tǒng)中的基本術(shù)語(yǔ)(6) (6) 反饋量反饋量(7) (7) 偏差量偏差量(8) (8) 前向通道或正向通道前向通道或正向通道(9

9、) (9) 反饋通道或反向通道反饋通道或反向通道(10) (10) 理想輸出理想輸出(11) (11) 實(shí)際輸出實(shí)際輸出反饋控制系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)圖：反饋控制系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)圖：擾動(dòng)量擾動(dòng)量自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類自動(dòng)控制的自動(dòng)控制的分類分類3 3）復(fù)合控制系統(tǒng)）復(fù)合控制系統(tǒng) 復(fù)合控制系統(tǒng)復(fù)合控制系統(tǒng):在系統(tǒng)中同時(shí)引進(jìn)開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制在系統(tǒng)中同時(shí)引進(jìn)開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制 優(yōu)點(diǎn)：提高系統(tǒng)的控制精度。優(yōu)點(diǎn)：提高系統(tǒng)的控制精度。 線性系統(tǒng)線性系統(tǒng)由線性元件組成的系統(tǒng)，可用線性微分方程或差由線性元件組成的系統(tǒng)，可用線性微分方程或差分方程描述。又可分為線性定常系統(tǒng)和線性時(shí)變系統(tǒng)。主分方程描述。又可

10、分為線性定常系統(tǒng)和線性時(shí)變系統(tǒng)。主要特點(diǎn)是系統(tǒng)具有齊次性和滿足疊加原理。要特點(diǎn)是系統(tǒng)具有齊次性和滿足疊加原理。 非線性系統(tǒng)非線性系統(tǒng)由至少一個(gè)非線性元件組成的系統(tǒng)，其微分方由至少一個(gè)非線性元件組成的系統(tǒng)，其微分方程式的系數(shù)與自變量有關(guān)。程式的系數(shù)與自變量有關(guān)。 連續(xù)控制系統(tǒng)連續(xù)控制系統(tǒng)系統(tǒng)各部分的信號(hào)都是時(shí)間系統(tǒng)各部分的信號(hào)都是時(shí)間t t的連續(xù)函數(shù)。的連續(xù)函數(shù)。 離散控制系統(tǒng)離散控制系統(tǒng)系統(tǒng)中的信號(hào)只要有一個(gè)是時(shí)間系統(tǒng)中的信號(hào)只要有一個(gè)是時(shí)間t t的離散信號(hào)，的離散信號(hào)，這里信號(hào)是以脈沖系列或數(shù)碼的形式傳遞。這里信號(hào)是以脈沖系列或數(shù)碼的形式傳遞。 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類自動(dòng)控制的

11、自動(dòng)控制的分類分類 定值系統(tǒng)定值系統(tǒng)輸入信號(hào)是是恒定不變的，要求被控量保持相輸入信號(hào)是是恒定不變的，要求被控量保持相對(duì)應(yīng)的數(shù)值不變。如室溫控制系統(tǒng)、直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制對(duì)應(yīng)的數(shù)值不變。如室溫控制系統(tǒng)、直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)等。系統(tǒng)等。 伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)輸入信號(hào)的變化規(guī)律是未知的任意時(shí)間函數(shù)，輸入信號(hào)的變化規(guī)律是未知的任意時(shí)間函數(shù)，系統(tǒng)的任務(wù)是使被控量按照同樣規(guī)律變化并與輸入信號(hào)系統(tǒng)的任務(wù)是使被控量按照同樣規(guī)律變化并與輸入信號(hào)的誤差保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。如導(dǎo)彈發(fā)射架控制系統(tǒng)、的誤差保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。如導(dǎo)彈發(fā)射架控制系統(tǒng)、雷達(dá)天線控制系統(tǒng)等。雷達(dá)天線控制系統(tǒng)等。 程序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)輸入信號(hào)是按已知

12、規(guī)律輸入信號(hào)是按已知規(guī)律( (事先規(guī)定的程序事先規(guī)定的程序) )變化的，要求被控量也按相應(yīng)的規(guī)律隨輸入信號(hào)變化，變化的，要求被控量也按相應(yīng)的規(guī)律隨輸入信號(hào)變化，誤差不超過(guò)規(guī)定值。如機(jī)床的數(shù)控加工系統(tǒng)等。誤差不超過(guò)規(guī)定值。如機(jī)床的數(shù)控加工系統(tǒng)等。自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類自動(dòng)控制的自動(dòng)控制的分類分類自動(dòng)控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類分類分類特征分類特征控制方式控制方式特點(diǎn)特點(diǎn)按控制方式分開(kāi)環(huán)控制按給定值操縱、按干擾補(bǔ)償閉環(huán)控制閉環(huán)控制按偏差調(diào)節(jié)復(fù)合控制閉環(huán)反饋為主，開(kāi)環(huán)補(bǔ)償為輔按給定值變化規(guī)律分恒值系統(tǒng)恒值系統(tǒng)保持輸出恒定隨動(dòng)系統(tǒng)輸出跟隨輸入變化程序控制系統(tǒng)輸出按照預(yù)先設(shè)定好的程序變化按

13、被控對(duì)象分運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)交、直流調(diào)速系統(tǒng)過(guò)程控制系統(tǒng)慢時(shí)變系統(tǒng)，流程工業(yè)按系統(tǒng)功用分溫度控制系統(tǒng)以溫度為被控量壓力控制系統(tǒng)以壓力為被控量位置控制系統(tǒng)以位置為被控量按系統(tǒng)性能分線性線性/非線性系統(tǒng)線性系統(tǒng)滿足疊加原理連續(xù)/離散系統(tǒng)離散系統(tǒng)中包含數(shù)字量定常定常/時(shí)變性系統(tǒng)時(shí)變系統(tǒng)參數(shù)隨時(shí)間變化自動(dòng)控制原理B Automation Control Theory B信息工程學(xué)院自動(dòng)化系信息工程學(xué)院自動(dòng)化系溫溫 素素 芳芳第一章第一章 緒論緒論主要內(nèi)容主要內(nèi)容對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求基本要求自動(dòng)控制的基本概念基本概念自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類分類本課程的主要內(nèi)容、學(xué)習(xí)的目的與方法目的與方法自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展簡(jiǎn)史發(fā)

14、展簡(jiǎn)史自動(dòng)控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展簡(jiǎn)史發(fā)展簡(jiǎn)史一、控制理論胚胎與萌芽期一、控制理論胚胎與萌芽期中國(guó)古代自動(dòng)化方面的成就：西漢漏壺西漢漏壺銅壺滴漏銅壺滴漏(1) 銅壺滴漏(1400B.C. 1100B.C.)自動(dòng)控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展簡(jiǎn)史發(fā)展簡(jiǎn)史一、控制理論胚胎與萌芽期一、控制理論胚胎與萌芽期中國(guó)古代自動(dòng)化方面的成就：(2) 中國(guó)三國(guó)時(shí)期的馬鈞研制出用齒輪傳動(dòng)的自動(dòng)指示方向的指南車。馬鈞的指南車馬鈞的指南車（3）公元3世紀(jì) 中國(guó)發(fā)明了自動(dòng)記錄里數(shù)的記里鼓車 在魏晉時(shí)期出現(xiàn)。記里鼓車分上下兩層，上層設(shè)一口鐘，下層設(shè)一鼓。在魏晉時(shí)期出現(xiàn)。記里鼓車分上下兩層，上層設(shè)一口鐘，下層設(shè)一鼓。車上有

15、一木人，峨冠錦袍，坐于車的下層。車走一里，小木人擊鼓一次；車上有一木人，峨冠錦袍，坐于車的下層。車走一里，小木人擊鼓一次；每擊鼓十次，小木人就上升到上一層，擊鐘一次，煞是有趣。每擊鼓十次，小木人就上升到上一層，擊鐘一次，煞是有趣。記里鼓車模型及側(cè)視圖記里鼓車模型及側(cè)視圖漢代孝堂山畫像石中的鼓車圖漢代孝堂山畫像石中的鼓車圖自動(dòng)控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展簡(jiǎn)史發(fā)展簡(jiǎn)史中國(guó)古代自動(dòng)化方面的成就：世界上公認(rèn)的第一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng) 1788年瓦特發(fā)明飛球調(diào)節(jié)器，進(jìn)一步推動(dòng)蒸汽機(jī)的應(yīng)用，促進(jìn)了工業(yè)的發(fā)展。 推動(dòng)了社會(huì)進(jìn)步是飛球調(diào)節(jié)器公認(rèn)為第一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的最主要原因！自動(dòng)控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展簡(jiǎn)史發(fā)

16、展簡(jiǎn)史J. Watt 的離心式調(diào)速器的離心式調(diào)速器自動(dòng)控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展簡(jiǎn)史發(fā)展簡(jiǎn)史自動(dòng)控制理論的開(kāi)端1868年，英國(guó)J. C. Maxwell發(fā)表“論調(diào)速器”(On Governors)論文，系統(tǒng)分析了反饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。1877年，E.J.Routh 和 A.Hurwitz 1895年分別 建立了“Routh-Hurwitz Stability Criteria” 。1892年，俄國(guó) A.M.Lyapunov 完成博士論文“論運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的一般問(wèn)題”。二、經(jīng)典控制理論的孕育和形成時(shí)期二、經(jīng)典控制理論的孕育和形成時(shí)期自動(dòng)控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展簡(jiǎn)史發(fā)展簡(jiǎn)史 1948 1948年

17、，維納出版年，維納出版控制論控制論，形成完整的經(jīng)典控制理論，形成完整的經(jīng)典控制理論，標(biāo)志控制學(xué)科的誕生。維納成為控制論的創(chuàng)始人！標(biāo)志控制學(xué)科的誕生。維納成為控制論的創(chuàng)始人！自動(dòng)控制理論的開(kāi)端二、經(jīng)典控制理論的孕育和形成時(shí)期二、經(jīng)典控制理論的孕育和形成時(shí)期19451945年，美國(guó)人年，美國(guó)人 Bode Bode 寫了寫了“網(wǎng)絡(luò)分析和反饋放大器設(shè)網(wǎng)絡(luò)分析和反饋放大器設(shè)計(jì)計(jì)”一文，奠定了一文，奠定了經(jīng)典控制理論經(jīng)典控制理論基礎(chǔ)，在西方國(guó)家開(kāi)始基礎(chǔ)，在西方國(guó)家開(kāi)始正式形成自動(dòng)控制學(xué)科正式形成自動(dòng)控制學(xué)科 。美國(guó)美國(guó)W. EvansW. Evans提出提出根軌跡法根軌跡法(Root Locus (Roo

18、t Locus Method)Method) (1948)(1948)，以單輸入線性系統(tǒng)為對(duì)，以單輸入線性系統(tǒng)為對(duì)象的經(jīng)典控制研究工作完成。象的經(jīng)典控制研究工作完成。W. Evans三、現(xiàn)代控制時(shí)期三、現(xiàn)代控制時(shí)期(1955(19551970)1970) 二次世界大戰(zhàn)中火炮，雷達(dá)，飛機(jī)以及通訊系統(tǒng)的控制研究直接推動(dòng)了經(jīng)典控制的發(fā)展。五十年代后興起的現(xiàn)代控制起源于冷戰(zhàn)時(shí)期的軍備競(jìng)賽，如導(dǎo)彈(發(fā)射，操縱，指導(dǎo)及跟蹤)，衛(wèi)星，航天器和星球大戰(zhàn)，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)(英國(guó)科學(xué)家A.J.G. MacFarlane)。自動(dòng)控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展簡(jiǎn)史發(fā)展簡(jiǎn)史世界第一顆人造地球衛(wèi)星(Sputnik)由蘇

19、聯(lián)發(fā)射成功(1957)自動(dòng)控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展簡(jiǎn)史發(fā)展簡(jiǎn)史四四. . 智能控制時(shí)期智能控制時(shí)期 （2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代以后）年代以后） 這是近年來(lái)新發(fā)展起來(lái)的一種控制技術(shù)，是這是近年來(lái)新發(fā)展起來(lái)的一種控制技術(shù)，是人工智能人工智能在控制上的應(yīng)用。它的指導(dǎo)思想是依據(jù)在控制上的應(yīng)用。它的指導(dǎo)思想是依據(jù)人的思維人的思維方式和處方式和處理問(wèn)題的技巧，解決那些目前需要人的智能才能解決的復(fù)理問(wèn)題的技巧，解決那些目前需要人的智能才能解決的復(fù)雜的控制問(wèn)題。雜的控制問(wèn)題。 它是一門新興的控制學(xué)科，有些問(wèn)題尚存有爭(zhēng)議，然它是一門新興的控制學(xué)科，有些問(wèn)題尚存有爭(zhēng)議，然而由于它實(shí)用性強(qiáng)，能運(yùn)用人們的經(jīng)驗(yàn)

20、與技巧解決許多以而由于它實(shí)用性強(qiáng)，能運(yùn)用人們的經(jīng)驗(yàn)與技巧解決許多以往控制中難以解決的棘手問(wèn)題（如建模等），因此得到了往控制中難以解決的棘手問(wèn)題（如建模等），因此得到了人們極大的重視。人們極大的重視。 模糊控制模糊控制 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 自動(dòng)控制理論自動(dòng)控制理論是研究自動(dòng)控制共同規(guī)律的技是研究自動(dòng)控制共同規(guī)律的技術(shù)科學(xué)。術(shù)科學(xué)。發(fā)展初期以反饋理論為基礎(chǔ)的自動(dòng)調(diào)節(jié)原理，主要用于工業(yè)控制。發(fā)展中期（二戰(zhàn)前后）形成以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)的經(jīng)典控制理論，主要研究單輸入單輸出、線性定常系統(tǒng)的分析與控制。20世紀(jì)60年代形成以狀態(tài)空間法為基礎(chǔ)的現(xiàn)代控制理論，主要研究多變量、時(shí)變系統(tǒng)的分析與控制。20世紀(jì)8

21、0年代以后研究最優(yōu)控制、智能控制、大系統(tǒng)控制、非線性系統(tǒng)等自動(dòng)控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展簡(jiǎn)史發(fā)展簡(jiǎn)史第一章第一章 緒論緒論主要內(nèi)容主要內(nèi)容對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求基本要求自動(dòng)控制的基本概念基本概念自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類分類本課程的主要內(nèi)容、學(xué)習(xí)的目的與方法目的與方法自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展簡(jiǎn)史發(fā)展簡(jiǎn)史基本要求的提法基本要求的提法對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求基本要求(1)穩(wěn)定性穩(wěn)定性 根據(jù)自動(dòng)控制系統(tǒng)完成的任務(wù)不同，對(duì)每個(gè)系統(tǒng)都有不同的特殊要求，但對(duì)每一類系統(tǒng)被控量變化的全過(guò)程提出的共同基本要求是一樣的，可歸納為穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性，即日常講的穩(wěn)、準(zhǔn)、快。 穩(wěn)定性是保證控制系統(tǒng)正常工作的先

22、決條件，不穩(wěn)定的控制系統(tǒng)無(wú)法完成預(yù)定的控制任務(wù)。 系統(tǒng)在受到擾動(dòng)作用后自動(dòng)返系統(tǒng)在受到擾動(dòng)作用后自動(dòng)返回原來(lái)的平衡狀態(tài)的回原來(lái)的平衡狀態(tài)的能力能力。如果系統(tǒng)。如果系統(tǒng)受到擾動(dòng)作用（系統(tǒng)內(nèi)或系統(tǒng)外）后，受到擾動(dòng)作用（系統(tǒng)內(nèi)或系統(tǒng)外）后，能自動(dòng)返回到原來(lái)的平衡狀態(tài)，則該能自動(dòng)返回到原來(lái)的平衡狀態(tài)，則該系統(tǒng)是穩(wěn)定的。反之，系統(tǒng)是不穩(wěn)定系統(tǒng)是穩(wěn)定的。反之，系統(tǒng)是不穩(wěn)定系統(tǒng)。系統(tǒng)?；疽蟮奶岱ɑ疽蟮奶岱▽?duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求基本要求(2)快速性快速性(3)準(zhǔn)確性準(zhǔn)確性 快速性是反映控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能好壞的指標(biāo)，一般用過(guò)渡過(guò)程時(shí)間（即快速性）和最大振蕩幅度（即超調(diào)量）來(lái)描述。 準(zhǔn)確性

23、 是在系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程結(jié)束后，衡量系統(tǒng)輸出（被控量）達(dá)到的穩(wěn)態(tài)值與系統(tǒng)輸出期望值之間的接近程度，一般用穩(wěn)態(tài)誤差來(lái)表示。 如圖所示，系統(tǒng)在外力作用下，輸出如圖所示，系統(tǒng)在外力作用下，輸出逐漸與期望值一致，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的，逐漸與期望值一致，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的，如曲線如曲線、所示；反之，輸出如曲所示；反之，輸出如曲線線所示，則系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。所示，則系統(tǒng)是不穩(wěn)定的?？焖傩约磩?dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行的時(shí)間的快速性即動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行的時(shí)間的長(zhǎng)短長(zhǎng)短。過(guò)。過(guò)程時(shí)間越短，說(shuō)明系統(tǒng)快速性越好，反之程時(shí)間越短，說(shuō)明系統(tǒng)快速性越好，反之說(shuō)明系統(tǒng)響應(yīng)遲鈍，如曲線說(shuō)明系統(tǒng)響應(yīng)遲鈍，如曲線所示。所示?？刂葡到y(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程曲線控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程曲線

24、2 2）根據(jù)對(duì)系統(tǒng)性能的要求，如何合理地設(shè)計(jì)校正裝置，）根據(jù)對(duì)系統(tǒng)性能的要求，如何合理地設(shè)計(jì)校正裝置， 使系統(tǒng)的性能能全面地滿足技術(shù)上的要求。使系統(tǒng)的性能能全面地滿足技術(shù)上的要求。1 1）對(duì)于一個(gè)具體的控制系統(tǒng)，如何從理論上對(duì)它的動(dòng)態(tài)性）對(duì)于一個(gè)具體的控制系統(tǒng)，如何從理論上對(duì)它的動(dòng)態(tài)性 能和穩(wěn)態(tài)精度進(jìn)行定性的分析和定量的計(jì)算。能和穩(wěn)態(tài)精度進(jìn)行定性的分析和定量的計(jì)算?；疽蟮奶岱ɑ疽蟮奶岱▽?duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求基本要求 以上分析的穩(wěn)、快、準(zhǔn)三方面的性能指標(biāo)往往由于被控以上分析的穩(wěn)、快、準(zhǔn)三方面的性能指標(biāo)往往由于被控對(duì)象的具體情況不同，各系統(tǒng)要求也有所側(cè)重，而且同一個(gè)對(duì)象的

25、具體情況不同，各系統(tǒng)要求也有所側(cè)重，而且同一個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)、快、準(zhǔn)的要求是相互制約的。系統(tǒng)的穩(wěn)、快、準(zhǔn)的要求是相互制約的。本課程所要研究的兩大任務(wù)本課程所要研究的兩大任務(wù)系統(tǒng)系統(tǒng) ( (機(jī)械，電氣，機(jī)械，電氣，過(guò)程等過(guò)程等) )建模方法建模方法 機(jī)理或?qū)嶒?yàn)機(jī)理或?qū)嶒?yàn) 數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型性能分析性能分析 穩(wěn)定性、穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)性能、動(dòng)態(tài)性能、魯棒性等等魯棒性等等若性能若性能不滿足要求不滿足要求對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校正對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校正校正方法（控制器設(shè)計(jì)方法）校正方法（控制器設(shè)計(jì)方法） 滯后滯后- -超前、超前、PIDPID、LQLQ最優(yōu)等最優(yōu)等 對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求基本要求本課程所要研究的任務(wù)本

26、課程所要研究的任務(wù)第一章第一章 緒論緒論主要內(nèi)容主要內(nèi)容對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求基本要求自動(dòng)控制的基本概念基本概念自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類分類本課程的主要內(nèi)容、學(xué)習(xí)的目的與方法目的與方法自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展簡(jiǎn)史發(fā)展簡(jiǎn)史本課程的安排本課程的安排本課程的本課程的主主要內(nèi)容要內(nèi)容、學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)的目的和方法目的和方法序號(hào)章節(jié)內(nèi)容講課學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)1第1章 緒論22第2章 拉普拉斯變換63第3章 線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型64第4章 線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法825第5章 線性系統(tǒng)的根軌跡法66第6章 線性系統(tǒng)的頻域分析法827第7章 線性系統(tǒng)的校正方法648第8章 采樣控制系統(tǒng)的分析6合 計(jì)488本課程的本課程的主主要內(nèi)容要內(nèi)容、學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)的目的和方法目的和方法學(xué)習(xí)本課程的目的學(xué)習(xí)本課程的目的1 1、了解自動(dòng)控制原理在本專業(yè)的地位、作用，了解自動(dòng)控制原、了解自動(dòng)控制原理在本專業(yè)的地位、作用，了解自動(dòng)控制原 理的一般概念；理的一般概念；2 2、掌握用系統(tǒng)的觀點(diǎn)分析和解決問(wèn)題；、掌握用系統(tǒng)的觀點(diǎn)分析和解決問(wèn)題；3 3、掌