自動控制原理-胡壽松-第六版第二章

自動控制原理-胡壽松-第六版第二章目錄自動控制系統(tǒng)概述自動控制系統(tǒng)的基本性能要求自動控制系統(tǒng)的數(shù)學模型自動控制系統(tǒng)的分析方法目錄自動控制系統(tǒng)的設(shè)計方法自動控制系統(tǒng)的實現(xiàn)與應(yīng)用01自動控制系統(tǒng)概述定義自動控制系統(tǒng)是指通過自動調(diào)節(jié)、控制、監(jiān)視等手段，使被控對象自動地按照預(yù)定的規(guī)律運行或變化。分類根據(jù)不同的分類標準，可以將自動控制系統(tǒng)分為多種類型，如開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)、定值控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)、線性控制系統(tǒng)和非線性控制系統(tǒng)等。定義與分類

自動控制系統(tǒng)的重要性提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量自動控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，減少人為因素對產(chǎn)品質(zhì)量的干擾，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。保障生產(chǎn)安全在某些高風險或高精度領(lǐng)域，如航空、化工等，自動控制系統(tǒng)能夠提高生產(chǎn)安全性和穩(wěn)定性，減少事故發(fā)生的可能性。節(jié)能減排通過自動控制系統(tǒng)對能源和資源進行優(yōu)化配置，可以實現(xiàn)節(jié)能減排，降低生產(chǎn)成本，保護環(huán)境。自動控制系統(tǒng)的基本組成指需要控制的設(shè)備或系統(tǒng)，是自動控制系統(tǒng)的核心。用于檢測被控對象的輸出量，并將檢測結(jié)果轉(zhuǎn)換為可處理的信號。根據(jù)設(shè)定值和測量元件的檢測結(jié)果，計算出控制信號并輸出給執(zhí)行機構(gòu)。根據(jù)控制器輸出的控制信號，調(diào)節(jié)被控對象的輸入量，從而改變其輸出量。被控對象測量元件控制器執(zhí)行機構(gòu)02自動控制系統(tǒng)的基本性能要求一個系統(tǒng)如果經(jīng)過一段時間的干擾后能夠回到原來的狀態(tài)，那么這個系統(tǒng)是穩(wěn)定的。定義根據(jù)系統(tǒng)在受到干擾后恢復原狀的速度，可以分為超調(diào)和最大超調(diào)量。分類根據(jù)勞斯判據(jù)、赫爾維茨判據(jù)等判定系統(tǒng)穩(wěn)定性。判定方法穩(wěn)定性03優(yōu)化方法通過調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，減小時間常數(shù)，提高系統(tǒng)增益等來提高系統(tǒng)的快速性。01定義系統(tǒng)對輸入信號的響應(yīng)速度。02影響因素系統(tǒng)的增益、時間常數(shù)等?？焖傩?23系統(tǒng)輸出信號與理想輸出信號之間的誤差。定義誤差大小、誤差的積分和誤差的微分等。評價指標通過調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，減小誤差大小，降低誤差積分和誤差微分等來提高系統(tǒng)的準確性。提高方法準確性03自動控制系統(tǒng)的數(shù)學模型線性常微分方程是描述系統(tǒng)動態(tài)行為的數(shù)學模型，其形式為y'+p1*y=p2，其中y是系統(tǒng)輸出，p1和p2是常數(shù)。定義解法應(yīng)用常用的解法有分離變量法、積分因子法、常數(shù)變易法等。線性常微分方程廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)分析和設(shè)計中，如PID控制器、狀態(tài)反饋控制等。線性常微分方程傳遞函數(shù)是描述線性定常系統(tǒng)動態(tài)特性的數(shù)學模型，其形式為G(s)=b0+b1/s+b2/s^2+...+bs/s^n，其中s是復變量，b0,b1,...,bs是系統(tǒng)參數(shù)。定義傳遞函數(shù)具有多項式函數(shù)的形式，且在復平面上有極點和零點。性質(zhì)傳遞函數(shù)廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)分析和設(shè)計中，如穩(wěn)定性分析、頻率響應(yīng)分析等。應(yīng)用傳遞函數(shù)組成方框圖由信號線、輸入端、輸出端、環(huán)節(jié)和連接線組成。應(yīng)用方框圖直觀易懂，便于對控制系統(tǒng)進行分析和設(shè)計。在自動控制原理課程中，學生需要掌握方框圖的繪制和解讀方法。定義方框圖是一種用方框和信號線組成的圖形表示控制系統(tǒng)的方法。方框圖04自動控制系統(tǒng)的分析方法定義時域分析法是一種直接在時間域中對系統(tǒng)進行分析的方法。特點時域分析法能夠提供系統(tǒng)在任意時間點上的狀態(tài)信息，因此可以全面地了解系統(tǒng)的動態(tài)性能。常用指標系統(tǒng)的超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間、峰值時間等。時域分析法頻域分析法是一種在頻率域中對系統(tǒng)進行分析的方法。定義頻域分析法能夠提供系統(tǒng)在不同頻率下的響應(yīng)信息，因此可以全面地了解系統(tǒng)的頻率特性。特點系統(tǒng)的幅值裕度、相位裕度、帶寬等。常用指標頻域分析法特點根軌跡法可以直觀地展示系統(tǒng)極點的變化情況，從而了解系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用指標系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度、主導極點等。定義根軌跡法是一種通過繪制系統(tǒng)極點的軌跡來分析系統(tǒng)的方法。根軌跡法05自動控制系統(tǒng)的設(shè)計方法串聯(lián)校正是指將校正裝置串聯(lián)在系統(tǒng)前向通路中，通過改變系統(tǒng)開環(huán)增益的方式改善系統(tǒng)性能。串聯(lián)校正的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，適用于對系統(tǒng)性能要求不高的場合。串聯(lián)校正常用的串聯(lián)校正裝置包括：滯后環(huán)節(jié)、超前環(huán)節(jié)、相位滯后-超前校正裝置等。串聯(lián)校正的缺點是可能會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)性能，需要謹慎選擇校正裝置和參數(shù)。并聯(lián)校正是指將校正裝置并聯(lián)在系統(tǒng)反饋回路中，通過改變系統(tǒng)閉環(huán)增益的方式改善系統(tǒng)性能。常用的并聯(lián)校正裝置包括：積分控制器、比例-積分-微分控制器等。并聯(lián)校正的優(yōu)點是能夠提高系統(tǒng)的控制精度和抗干擾能力，適用于對系統(tǒng)性能要求較高的場合。并聯(lián)校正的缺點是可能會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)性能，需要謹慎選擇校正裝置和參數(shù)。01020304并聯(lián)校正前饋控制01前饋控制是指通過測量影響被控變量的主要擾動量，根據(jù)擾動量的變化對系統(tǒng)進行控制。02前饋控制能夠減小擾動對被控變量的影響，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。03前饋控制與反饋控制結(jié)合使用，可以進一步提高系統(tǒng)的控制精度和抗干擾能力。04前饋控制的缺點是需要測量擾動量，且對擾動量的測量精度要求較高。06自動控制系統(tǒng)的實現(xiàn)與應(yīng)用定義應(yīng)用領(lǐng)域主要功能技術(shù)組成工業(yè)自動化控制系統(tǒng)工業(yè)自動化控制系統(tǒng)是用于工業(yè)生產(chǎn)過程中的各種自動化控制系統(tǒng)的總稱。實時監(jiān)測、控制和調(diào)節(jié)生產(chǎn)過程中的各種參數(shù)，提高生產(chǎn)效率，降低能耗，確保產(chǎn)品質(zhì)量和安全。包括但不限于機械制造、化工、電力、冶金、紡織等。包括傳感器、執(zhí)行器、控制器、人機界面等。航空航天控制系統(tǒng)是用于航空器和航天器的各種控制系統(tǒng)的總稱。定義實現(xiàn)航空航天器的導航、姿態(tài)控制、推進控制等功能，確保航空航天器的安全和穩(wěn)定運行。主要功能包括飛機、導彈、衛(wèi)星、火箭等。應(yīng)用領(lǐng)域包括導航系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、推進系統(tǒng)等。技術(shù)組成01030204航空航天控制系統(tǒng)定義應(yīng)用領(lǐng)域主要功能技術(shù)組成智能家居控制系統(tǒng)01