第1講控制系統(tǒng)導(dǎo)論1

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695824279三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院0.2課程性質(zhì)、地位和任務(wù)

《控制工程基礎(chǔ)》是與所有工程技術(shù)相關(guān)的技術(shù)基礎(chǔ)課—工程中的數(shù)學(xué)?；A(chǔ)課技術(shù)基礎(chǔ)課未來(lái)工作知識(shí)學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)工作能力三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院課程性質(zhì)、地位和任務(wù)

任務(wù)：掌握控制系統(tǒng)的

基本理論2.掌握控制系統(tǒng)的

分析和設(shè)計(jì)方法三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院0.3課程主要內(nèi)容第一章控制系統(tǒng)導(dǎo)論第二章控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型第五章反饋控制系統(tǒng)的性能第六章反饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性第七章根軌跡法介紹第八章頻率響應(yīng)法第九章頻域穩(wěn)定性第十章反饋控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第十三章數(shù)字控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院教學(xué)內(nèi)容隨著科技的發(fā)展，無(wú)論工業(yè)領(lǐng)域，還是農(nóng)業(yè)、軍事國(guó)防等領(lǐng)域的自動(dòng)化的程度不斷提高，作為自動(dòng)控制的入門(mén)課程，《控制工程基礎(chǔ)》已成為機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)、車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)、材料成型及控制工程專(zhuān)業(yè)、熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)等機(jī)械類(lèi)，甚至幾乎是所有的工科和政治、經(jīng)濟(jì)、管理學(xué)科類(lèi)的一門(mén)很重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院教學(xué)內(nèi)容本課程主要講授有關(guān)經(jīng)典控制理論的一些基本概念、基本理論、基本分析和設(shè)計(jì)知識(shí)，包括時(shí)域分析、頻域分析和根軌跡分析方法，了解離散系統(tǒng)的分析方法，使學(xué)生掌握控制理論的工程應(yīng)用，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院知識(shí)模塊順序及對(duì)應(yīng)的學(xué)時(shí)

一、理論教學(xué)內(nèi)容（42學(xué)時(shí)）（經(jīng)典控制理論）1.基本知識(shí)（3學(xué)時(shí)）：控制理論在工程中的應(yīng)用發(fā)展；控制系統(tǒng)基本概念；本課程主要內(nèi)容。2.系統(tǒng)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型（6學(xué)時(shí)）：控制系統(tǒng)時(shí)域數(shù)學(xué)模型—微分方程及非線性微分方程的線性化；控制理論中的一種很重要的數(shù)學(xué)變換—拉氏變換及反變換；傳遞函數(shù)的定義、物理意義及求取方法；輸入輸出信號(hào)與傳遞函數(shù)的關(guān)系；系統(tǒng)函數(shù)方塊圖及其簡(jiǎn)化；繪制實(shí)際物理系統(tǒng)的函數(shù)方塊圖。三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院3.系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)分析（9學(xué)時(shí)）：典型輸入信號(hào)，一階、二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)及其性能指標(biāo)，高階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)分析。4.系統(tǒng)的頻率特性分析（6學(xué)時(shí)）：頻率特性與系統(tǒng)傳遞函數(shù)間的關(guān)系，頻率特性的表示方法，頻率特性的圖示（Nyquist圖和Bode圖）方法，對(duì)最小相位系統(tǒng)由頻率特性曲線求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院5.系統(tǒng)的穩(wěn)定性（6學(xué)時(shí)）：系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念，判別線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定性的充要條件，Routh穩(wěn)定性判據(jù)、Nyquist穩(wěn)定性判據(jù)和Bode穩(wěn)定性判據(jù)的基本原理和使用方法，系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性,相位儲(chǔ)備和幅值儲(chǔ)備。6.系統(tǒng)的誤差分析和計(jì)算（3學(xué)時(shí)）:穩(wěn)態(tài)誤差的基本概念；輸入引起的穩(wěn)態(tài)誤差和靜態(tài)誤差系數(shù)；干擾引起的穩(wěn)態(tài)誤差和減小系統(tǒng)誤差的途徑。三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院7.控制系統(tǒng)的綜合與校正（3學(xué)時(shí)）：系統(tǒng)校正的基本概念、目的與實(shí)質(zhì)，控制系統(tǒng)的串聯(lián)校正（包括超前校正，滯后校正，滯后-超前校正），PID校正，反饋校正，順饋校正等的基本特性。8.根軌跡分析（3學(xué)時(shí)）：根軌跡與根軌跡方程；繪制根軌跡的基本法則；利用根軌跡法對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析；系統(tǒng)閉環(huán)零點(diǎn)、極點(diǎn)的分布與性能指標(biāo)的關(guān)系。三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介及復(fù)習(xí)串講（3學(xué)時(shí)）三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容（6學(xué)時(shí)）

1、實(shí)驗(yàn)一控制系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)分析

2、實(shí)驗(yàn)二控制系統(tǒng)的頻域響應(yīng)分析三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)及解決辦法課程的重點(diǎn)：1.系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型：主要介紹數(shù)學(xué)模型的建立方法、拉氏變換、傳遞函數(shù)的定義、簡(jiǎn)單系統(tǒng)傳遞函數(shù)的求法、系統(tǒng)方塊圖及其簡(jiǎn)化；2.系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)：主要研究一階、二階系統(tǒng)的時(shí)域特性及穩(wěn)態(tài)誤差；3.系統(tǒng)的頻率特性：主要包括系統(tǒng)頻率特性的概念及求法、系統(tǒng)的Bode圖,Nyquist圖；三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院4.系統(tǒng)的穩(wěn)定性：主要研究線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性條件、勞斯判據(jù)和乃奎斯特判據(jù)在系統(tǒng)穩(wěn)定性判斷方面的應(yīng)用。5.系統(tǒng)的校正：主要討論相位超前校正、相位滯后校正、相位滯后-超前校正和并聯(lián)校正的原因和使用場(chǎng)合。6.根軌跡分析法：根軌跡繪制法則及應(yīng)用、采用根軌跡進(jìn)行控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析和快速性分析。三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院課程的難點(diǎn)：1.系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型方面的難點(diǎn)：拉氏變換和反拉氏變換、系統(tǒng)方塊圖的簡(jiǎn)化2.系統(tǒng)頻率特性方面的難點(diǎn)：Bode圖和Nyquist圖的基本作法。3.系統(tǒng)的時(shí)域性能方面的難點(diǎn)：時(shí)域性能指標(biāo)和穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)的理解及求取.三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院4.系統(tǒng)穩(wěn)定性方面的難點(diǎn)：乃奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)的綜合應(yīng)用。5.根軌跡分析方面的難點(diǎn)：根軌跡的繪制方法及根據(jù)根軌跡判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性和響應(yīng)的快速性問(wèn)題。由于本課程需要掌握的公式、結(jié)論比較多，涉及的數(shù)學(xué)知識(shí)比較多，因此在教學(xué)過(guò)程中注意與數(shù)學(xué)物理概念的緊密結(jié)合，使學(xué)生真正掌握分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法。三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院解決課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)的方法：1.合理規(guī)劃課程內(nèi)容，注重知識(shí)的前后銜接和連貫性，介紹新的分析方法時(shí)注重講解原因及此方法與其他方法的區(qū)別，注意回顧、復(fù)習(xí)。對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容采用講一遍、歸納一遍、復(fù)習(xí)一遍的反復(fù)講授形式以加深學(xué)生印象。2.啟發(fā)式教學(xué)，采用提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決方法的連續(xù)過(guò)程引導(dǎo)學(xué)生思考和總結(jié)。三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院3.突出重點(diǎn)、強(qiáng)調(diào)難點(diǎn)，引起學(xué)生的注意，提醒緊跟講授思路，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。4.開(kāi)設(shè)習(xí)題課和輔導(dǎo)答疑，習(xí)題課的重點(diǎn)是針對(duì)普遍掌握不好的問(wèn)題，輔導(dǎo)答疑可以選擇課間休息或單獨(dú)設(shè)立的答疑時(shí)間。5.利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，采用多媒體教學(xué)，可以提高教學(xué)質(zhì)量。三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院參考書(shū)目1.《現(xiàn)代控制工程》第四版。美KatsuhikoOgata著，盧伯英、于海勛等譯，電子工業(yè)出版社，2003.72.《自動(dòng)控制原理》，吳麒主編，清華大學(xué)出版社，2004.6。3.《自動(dòng)控制原理》劉明俊于明祁楊泉林編著，國(guó)防科技大學(xué)出版社，2000.2三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院4、董景新，趙長(zhǎng)德等，控制工程基礎(chǔ)（第3版），北京：清華大學(xué)出版社，2009.5、

王顯正，陳正航,王旭永，控制理論基礎(chǔ)，北京：科學(xué)出版社,2000．6、楊叔子，楊克沖，機(jī)械工程控制基礎(chǔ)（第4版）武漢：華中科技大學(xué)出版社，2002．

三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院參考書(shū)目(1)(2)(3)三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院第一章控制系統(tǒng)導(dǎo)論教學(xué)要求：（教材第一章）主要內(nèi)容：什么是控制？控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)，控制理論發(fā)展歷史基本要求：掌握控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)。預(yù)期收獲：（見(jiàn)教材第1頁(yè)）三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院1.0控制系統(tǒng)相關(guān)概念定義一、控制通俗地說(shuō)，控制就是使被控對(duì)象按照我們預(yù)定的方式工作三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院1.0控制系統(tǒng)相關(guān)概念定義被控對(duì)象亦稱(chēng)為控制對(duì)象或受控對(duì)象

被控對(duì)象控制量u(t)輸出y(t)1）被控對(duì)象三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院1.0控制系統(tǒng)相關(guān)概念定義2）被控對(duì)象舉例：三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院1.0控制系統(tǒng)相關(guān)概念定義3）被控對(duì)象的區(qū)別：自行高炮： 速度 方向火控： 火炮方位角 火炮高低角三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院1.0控制系統(tǒng)相關(guān)概念定義被控對(duì)象控制量u(t)輸出y(t)被控變量4）被控對(duì)象的描述——被控變量三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院1.0控制系統(tǒng)相關(guān)概念定義

二、自動(dòng)控制：在沒(méi)有人直接參與的情況下，利用控制裝置使被控對(duì)象的某一物理量（被控量）自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院例如：火炮根據(jù)雷達(dá)指揮儀傳來(lái)的信息，能夠自動(dòng)地改變方位角和俯仰角，隨時(shí)跟蹤目標(biāo)，瞄準(zhǔn)彈著點(diǎn)；程序控制機(jī)床能夠按預(yù)先排定的工藝程序自動(dòng)地進(jìn)刀切削，加工出預(yù)期的幾何形狀；電弧煉鋼爐的電極能自動(dòng)地跟隨鋼水的液面作上下移動(dòng)，以便與液面保持一定距離；導(dǎo)彈、飛機(jī)的自動(dòng)駕駛儀等。1.0控制系統(tǒng)相關(guān)概念定義三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院1.0控制系統(tǒng)相關(guān)概念定義自動(dòng)控制對(duì)于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展具有越來(lái)越重要的作用。不僅在宇宙航行、導(dǎo)彈制導(dǎo)、核技術(shù)以及兵器控制等新興學(xué)科領(lǐng)域中是必不可少的，而且在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域中都得到了廣泛應(yīng)用。比如，發(fā)電站電壓、頻率的自動(dòng)控制，機(jī)床的自動(dòng)控制，鍋爐設(shè)備中蒸汽壓力的自動(dòng)調(diào)節(jié)，煉鋼爐溫度的自動(dòng)控制等等都是自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用。三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院

所有這些自動(dòng)控制系統(tǒng)的例子，盡管它們的結(jié)構(gòu)和功能各不同，但我們可以發(fā)現(xiàn)它們有共同的規(guī)律，即它們都是一個(gè)或一些被控制的物理量按照另一個(gè)物理量，即控制量的變化而變化，或保持恒定。

1.0控制系統(tǒng)相關(guān)概念定義三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院1.0控制系統(tǒng)相關(guān)概念定義一般地說(shuō)如何使被控制量按照給定量的變化規(guī)律變化，這就是一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)所要解決的最基本的問(wèn)題。三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院三、根據(jù)對(duì)被控對(duì)象控制方式（結(jié)構(gòu)）的不同，自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本控制方式可以分為三種：開(kāi)環(huán)控制方式閉環(huán)（反饋）控制方式復(fù)合控制方式1.0控制系統(tǒng)相關(guān)概念定義三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院1）開(kāi)環(huán)控制在沒(méi)有反饋的情況下，利用控制裝置直接控制被控對(duì)象。2）閉環(huán)控制根據(jù)預(yù)期輸出的指令（即輸入指令），由控制器控制被控對(duì)象，同時(shí)對(duì)被控量進(jìn)行測(cè)量，并將此測(cè)量值反饋到輸入端與預(yù)期輸出值（即輸入值）進(jìn)行比較，由此所得偏差，通過(guò)控制器來(lái)控制被控對(duì)象。

1.0控制系統(tǒng)相關(guān)概念定義三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院3）復(fù)合控制方式由于反饋控制只有在偏差出現(xiàn)后才產(chǎn)生控制作用，因此系統(tǒng)在強(qiáng)干擾作用下，控制過(guò)程中被控量可能有較大的波動(dòng)。同時(shí)，為了提高系統(tǒng)的快速性及穩(wěn)態(tài)精度，除了在主反饋回路內(nèi)部進(jìn)行串聯(lián)或局部反饋補(bǔ)償之外，宜采用設(shè)置在回路以外的前置濾波或干擾補(bǔ)償裝置，這種開(kāi)環(huán)和閉環(huán)的組合稱(chēng)為復(fù)合控制。1.0控制系統(tǒng)相關(guān)概念定義三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)(無(wú)反饋)1.0控制系統(tǒng)相關(guān)概念定義執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制對(duì)象預(yù)期輸出實(shí)際輸出4）開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)控制器三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院電風(fēng)扇的控制系統(tǒng)1.0控制系統(tǒng)相關(guān)概念定義電機(jī)（執(zhí)行機(jī)構(gòu)）風(fēng)扇葉片

（控制對(duì)象）開(kāi)關(guān)或程序控制器開(kāi)環(huán)例1：控制電壓三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院控制對(duì)象開(kāi)環(huán)控制特點(diǎn)：信息的單向流動(dòng)1.0控制系統(tǒng)相關(guān)概念定義執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制對(duì)象預(yù)期輸出實(shí)際輸出控制器三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院開(kāi)環(huán)控制特點(diǎn)：信息的單向流動(dòng)1.0控制系統(tǒng)相關(guān)概念定義控制對(duì)象預(yù)期輸出實(shí)際輸出控制器控制量三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院1.0控制系統(tǒng)相關(guān)概念定義5）閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)(有反饋)控制器被控

對(duì)象預(yù)期輸出r(t)實(shí)際輸出y(t)比較器測(cè)量

裝置誤差

e(t)控制量

u(t)被測(cè)變量測(cè)量值三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院1.0控制系統(tǒng)相關(guān)概念定義反饋：是控制的核心思想閉環(huán)控制特點(diǎn)：信息的雙向流動(dòng)控制器被控

對(duì)象預(yù)期輸出r(t)實(shí)際輸出y(t)比較器測(cè)量

裝置誤差

e(t)控制量

u(t)被測(cè)變量測(cè)量值三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院反饋控制是自動(dòng)控制系統(tǒng)中最基本的控制方式，在工程中獲得了廣泛的應(yīng)用。1.0控制系統(tǒng)相關(guān)概念定義反饋是控制的精髓三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院1.0控制系統(tǒng)相關(guān)概念定義控制器設(shè)定溫度Td(t)室內(nèi)溫度T(t)比較器室內(nèi)溫度

測(cè)量空調(diào)壓縮機(jī)閉環(huán)例1：空調(diào)控制系統(tǒng)三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院1.0控制系統(tǒng)相關(guān)概念定義閉環(huán)例1：制冷原理三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院1.0控制系統(tǒng)相關(guān)概念定義閉環(huán)例2：汽車(chē)方向控制系統(tǒng)三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院控制器1.0控制系統(tǒng)相關(guān)概念定義駕車(chē)人汽車(chē)預(yù)期方向?qū)嶋H方向比較器視覺(jué)測(cè)量偏差方向盤(pán)閉環(huán)例2：汽車(chē)方向控制系統(tǒng)三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院控制器1.0控制系統(tǒng)相關(guān)概念定義駕車(chē)人汽車(chē)預(yù)期速度實(shí)際速度比較器速度儀測(cè)量偏差油門(mén)剎車(chē)閉環(huán)例3：汽車(chē)速度控制系統(tǒng)三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院1.0控制系統(tǒng)相關(guān)概念定義按控制方式可分為：開(kāi)環(huán)控制、閉環(huán)控制、復(fù)合控制；

按執(zhí)行器類(lèi)型可分為：電氣控制系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、氣動(dòng)控制系統(tǒng)；按系統(tǒng)功用可分為：速度控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、位置控制系統(tǒng)；四、自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院按參變量變化規(guī)律可分為恒值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)等；按信號(hào)的屬性可分為模擬控制系統(tǒng)、數(shù)字控制系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等，1.0控制系統(tǒng)相關(guān)概念定義三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院根據(jù)不同的控制理論又可分為經(jīng)典控制系統(tǒng)、現(xiàn)代控制系統(tǒng)（如最優(yōu)控制系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)、隨機(jī)控制系統(tǒng)等）和智能控制系統(tǒng)（如專(zhuān)家系統(tǒng)、模糊控制系統(tǒng)、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)等）。1.0控制系統(tǒng)相關(guān)概念定義三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院1.1控制系統(tǒng)的定性研究一、控制的目的：使被控對(duì)象按照我們預(yù)定的方式工作。預(yù)期輸出r(t)誤差e(t)控制器被控對(duì)象實(shí)際輸出y(t)比較器測(cè)量實(shí)際輸出y(t)預(yù)期輸出r(t)三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院1.1控制系統(tǒng)的定性研究二、控制的要求：快、準(zhǔn)、穩(wěn)穩(wěn)：指穩(wěn)定性，是系統(tǒng)完成任務(wù)的必要條件三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院1.1控制系統(tǒng)的定性研究快、準(zhǔn)：指快速性、準(zhǔn)確性，完成任務(wù)的性能三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院1.1控制系統(tǒng)的定性研究三、反饋的多樣性：

負(fù)反饋、正反饋例：已知鈾235原子核在一個(gè)中子的撞擊下，可發(fā)生核裂變反應(yīng)，放出大量的能量，同時(shí)釋放大約2.5個(gè)中子，放出的中子有可能再與鈾235原子核發(fā)生核反應(yīng)，這就是所謂核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院1.1控制系統(tǒng)的定性研究核裂變反應(yīng)式初始中子實(shí)際中子數(shù)有效中子率++有效中子數(shù)正反饋例1：核爆能量三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院1.1控制系統(tǒng)的定性研究負(fù)反饋例子1：P1.4核電站控制電流i石墨棒電離室反應(yīng)堆石墨反應(yīng)堆示意圖三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院1.1控制系統(tǒng)的定性研究功率測(cè)量值功率控制器反應(yīng)堆設(shè)定功率輸出功率傳感器+-偏差E(t)輸入變量r(t)輸出變量y(t)被測(cè)變量=反應(yīng)堆中子數(shù)負(fù)反饋例子1：P1.4核電站控制三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院1.2自動(dòng)控制發(fā)展簡(jiǎn)史

一、自動(dòng)控制溯源古希臘水鐘原理圖（公元前300年-公元前1年）

浮塞V1V2V3三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院V1V2進(jìn)水量V2設(shè)定液面V2實(shí)際液面比較器V2液面測(cè)量+-水鐘希臘水鐘的液面控制浮塞液面控制三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院1.2自動(dòng)控制發(fā)展簡(jiǎn)史

瓦特蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器（1769年）V1V2三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院

V1V2進(jìn)汽量設(shè)定轉(zhuǎn)速Vd實(shí)際轉(zhuǎn)速比較器轉(zhuǎn)速測(cè)量蒸汽機(jī)+-飛球調(diào)節(jié)閥蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速控制三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院1.2自動(dòng)控制發(fā)展簡(jiǎn)史高炮的控制系統(tǒng)（1945年）三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院1.2自動(dòng)控制發(fā)展簡(jiǎn)史Parkinson高炮自動(dòng)射擊系統(tǒng)原理圖飛機(jī)位置控制器比較器電機(jī)方位角

測(cè)量值雷達(dá)電位計(jì)數(shù)學(xué)解算控制器比較器電機(jī)高低角測(cè)量值電位計(jì)預(yù)期方位角預(yù)期高低角高炮實(shí)際方位角高炮實(shí)際高低角三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院1.2自動(dòng)控制發(fā)展簡(jiǎn)史

二、自動(dòng)控制理論的發(fā)展JamesWatt1766年蒸汽機(jī)飛球控制器J.CMaxwell1868年控制理論的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)： 微分方程模型Laplace（1749-1827年）Laplace變換：

線性微分方程的解Routh（1892）、Hurwitz（1895年）

微分方程的穩(wěn)定性判據(jù)三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院1.2自動(dòng)控制發(fā)展簡(jiǎn)史

Wiener(1948年) 《控制論》：反饋Nyquist（1932年）頻率法穩(wěn)定性判據(jù)Bode（1927年Bode圖控制器設(shè)計(jì)法）Evans（1948年根軌跡控制器設(shè)計(jì)法）20世紀(jì)60-70年代現(xiàn)代控制理論三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院

1950年：W.R.Evans提出根軌跡法，進(jìn)一步充實(shí)了經(jīng)典控制論；

1954年：錢(qián)學(xué)森用英文出版《工程控制論》，首先把控制論推廣到工程技術(shù)領(lǐng)域三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院根軌跡設(shè)計(jì)1.2自動(dòng)控制發(fā)展簡(jiǎn)史

微分方程傳遞函數(shù)狀態(tài)方程時(shí)域設(shè)計(jì)方法拉普拉斯變換Bode圖設(shè)計(jì)非線性、MIMO三、控制理論基本框架控制系統(tǒng)三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院1.3本課程教學(xué)安排課本結(jié)構(gòu)第1章?tīng)顟B(tài)反饋時(shí)域設(shè)計(jì)方法第2章第11章第4章第5章第8章第9章第6章第7章第10章頻域設(shè)計(jì)方法第3章Bode圖法根軌跡法三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院第一章小結(jié)1、控制和控制對(duì)象2、控制的兩種基本方式： (1)開(kāi)環(huán)控制 (2)閉環(huán)控制（負(fù)反饋控制）3、控制的基本要求：快、準(zhǔn)、穩(wěn)控制器被控

對(duì)象預(yù)期輸出r(t)實(shí)際輸出y(t)比較器測(cè)量

裝置誤差

e(t)控制量

u(t)被測(cè)變量測(cè)量值三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院第一次課作業(yè)E1.1、E1.2、E1.4、E1.6、P1.1、P1.5、P1.15、P1.19、P1.20、AP1.3

思考討論題：CDP1.1,DP1.2,DP1.4閱讀教材：29作業(yè)要求：(1)獨(dú)立完成(2)完成控制系統(tǒng)框圖的繪制(3)明晰控制系統(tǒng)各部分工作原理三江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院1.6控制系統(tǒng)舉例1）轉(zhuǎn)盤(pán)速度的開(kāi)環(huán)控制

轉(zhuǎn)臺(tái)直