專業(yè)英語P2U1教學(xué)課件1

自動化專業(yè)英語教程教學(xué)課件July28,2007Email:wanghongwen@http://P2U1ATheWorldofControl第二部分第一單元課文A控制的世界A控制的世界

1.課文內(nèi)容簡介：這是一篇關(guān)于專業(yè)課《自動控制原理》、《現(xiàn)代控制理論》的綜述性文章。主要介紹控制的基本概念、起源、功能、控制系統(tǒng)的分類和術(shù)語、控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)問題等內(nèi)容。2.溫習(xí)《自動控制原理》、《現(xiàn)代控制理論》中緒論的內(nèi)容。3.生詞與短語regulatev.

調(diào)整aboundv.

大量存在powerboost功率助推裝置aerodynamicadj.

空氣動力學(xué)的dampv.

阻尼，減幅，衰減yawn.

偏航altituden.

海拔attituden.

姿態(tài)intuitionn.

直覺trail-and-errorn.

試湊法P2U1ATheWorldofControl第二部分第一單元課文A控制的世界dynamicresponse動態(tài)響應(yīng)disturbancen.

擾動parametern.

參數(shù)modificationn.

修正，修改transferfunction傳遞函數(shù)domainn.

域，領(lǐng)域adventn.

出現(xiàn)statevariable狀態(tài)變量matrixalgebra矩陣代數(shù)approachn.

途徑，方法；研究proponentn.

提倡者detractorn.

批評者tutorialadj.

指導(dǎo)性的subsequentadj.

后序的open-loopn.

開環(huán)closed-loopn.

閉環(huán)P2U1ATheWorldofControl第二部分第一單元課文A控制的世界discreteadj.

離散的differentialequation微分方程differenceequation差分方程intervaln.

間隔sampled-datan.

采樣數(shù)據(jù)nonlinearadj.

非線性的time-invariantadj.

時(shí)不變的coefficientn.

系數(shù)stationaryadj.

靜態(tài)的lumpedparameter集中參數(shù)distributedparameter分散參數(shù)spatialadj.空間的springn.

彈簧leadn.

導(dǎo)線resistancen.

阻抗P2U1ATheWorldofControl第二部分第一單元課文A控制的世界uniformadj.

一致的elasticadj.

有彈性的ordinarydifferentialequation常微分方程partialdifferentialequation偏微分方程deterministicadj.

確定的stochasticadj.

隨機(jī)的

[st?'k?st?k]predictableadj.

可斷定的probabilitytheory概率論multivariablen.

多變量configurationn.

構(gòu)造，結(jié)構(gòu)propertyn.

性質(zhì)modeln.

模型v.

建模linearization

n.

線性化

[l?n??ra?'ze???n]strategyn.

方法

['str?t?d??]performancecriteria性能指標(biāo)[kra?'t??r??]P2U1ATheWorldofControl第二部分第一單元課文A控制的世界hardwaren.

硬件developmentsystem開發(fā)系統(tǒng)rationalen.

理論，原理的闡述4.難句翻譯[1]ThereactiontimeofahumanpilotistooslowtoenablehimorhertoflyanaircraftwithalightlydampedDutchrollmodewithoutayawdampersystem.飛行員的反應(yīng)速度太慢，如果不附加阻尼偏航系統(tǒng)，飛行員就無法通過輕微阻尼的側(cè)傾轉(zhuǎn)向方式來駕駛飛機(jī)。升力大于重力的時(shí)候，有規(guī)律的大幅度搖擺機(jī)翼，從后面看飛機(jī)就像鐘擺一樣P2U1ATheWorldofControl第二部分第一單元課文A控制的世界[2]Sincetheoutputisfedbackinafunctionalformdeterminedbythenatureofthefeedbackelementsandthensubtractedfromtheinput…因?yàn)檩敵鰰杂煞答伈考匦詻Q定的函數(shù)形式反饋回來，然后從輸入中減去……THEWorldofControlThewordcontrolisusuallytakentomeanregulate,direct,orcommand.Controlsystemsaboundinourenvironment.Inthemostabstractsenseitispossibletoconsidereveryphysicalobjectasacontrolsystem.Introductiondirect指導(dǎo)aboundin存在abstractsense抽象意義控制一詞的含義一般是調(diào)節(jié)、指導(dǎo)或者命令。控制系統(tǒng)大量存在于我們周圍。在最抽象的意義上說，每個(gè)物理對象都是一個(gè)控制系統(tǒng)。Controlsystemsdesignedbyhumansareusedtoextendtheirphysicalcapabilities,toCompensatefortheirphysicallimitations,torelievethemofroutineortedioustasks,ortosaveMoney.Inamodernaircraft,forexample,thepowerboostcontrolsamplifytheforceappliedbythepilottomovethecontrolsurfacesagainstlargeaerodynamicforces.extendtheirphysicalcapabilities擴(kuò)展能力Compensatefortheirphysicallimitations彌補(bǔ)生理上的限制routineortedioustasks常規(guī)、單調(diào)的工作thepowerboostcontrols功率助推裝置controlsurfaces控制翼面aerodynamicforces空氣阻力Controlsystemsdesignedbyhumansareusedtoextendtheirphysicalcapabilities,toCompensatefortheirphysicallimitations,torelievethemofroutineortedioustasks,ortosaveMoney.Inamodernaircraft,forexample,thepowerboostcontrolsamplifytheforceappliedbythepilottomovethecontrolsurfacesagainstlargeaerodynamicforces.控制系統(tǒng)被人們用來擴(kuò)展自己的能力，補(bǔ)償生理上的限制，或把自己從常規(guī)、單調(diào)的工作中解脫出來，或者用來節(jié)省開支。例如在現(xiàn)代航空器中，功率助推裝置可以把飛行員的力量放大，從而克服巨大的空氣阻力推動飛行控制翼面。ThereactiontimeofahumanpilotistooslowtoenablehimorhertoflyanaircraftwithalightlydampedDutchrollmodewithouttheadditionofayawdampersystem.Anautopilot(flightcontrolsystem)relievesthepilotofthetaskofcontinuouslyoperatingthecontrolstomaintainthedesiredheading,altitude,andattitude.Freedofthisroutinetask,thepilotcanperformothertasks,suchasnavigationand/orcommunications,thusreducingthenumberofcrewrequiredandconsequentlytheoperatingcostoftheaircraft.alightlydampedDutchrollmode輕微阻尼的側(cè)傾轉(zhuǎn)向方式y(tǒng)awdampersystem阻尼偏航系統(tǒng)maintainthedesiredheading,altitude,andattitude保持正確航向、高度和姿態(tài)

navigation領(lǐng)航ThereactiontimeofahumanpilotistooslowtoenablehimorhertoflyanaircraftwithalightlydampedDutchrollmodewithouttheadditionofayawdampersystem.Anautopilot(flightcontrolsystem)relievesthepilotofthetaskofcontinuouslyoperatingthecontrolstomaintainthedesiredheading,altitude,andattitude.Freedofthisroutinetask,thepilotcanperformothertasks,suchasnavigationand/orcommunications,thusreducingthenumberofcrewrequiredandconsequentlytheoperatingcostoftheaircraft.飛行員的反應(yīng)速度太慢，如果不附加阻尼偏航系統(tǒng)，飛行員就無法通過輕微阻尼的側(cè)傾轉(zhuǎn)向方式來駕駛飛機(jī)。自動飛行控制系統(tǒng)把飛行員從保持正確航向、高度和姿態(tài)的連續(xù)操作任務(wù)中解脫出來。沒有了這些常規(guī)操作，飛行員可以執(zhí)行其他的任務(wù)，如領(lǐng)航或通訊，這樣就減少了所需的機(jī)組人員，降低了飛行費(fèi)用。Inmanycases,thedesignofcontrolsystemisbasedonsometheoryratherthanintuitionortrail-and-error.Controltheoryisusedfordealingwiththedynamicresponseofasystemtocommands,regulations,ordisturbances.Theapplicationofcontroltheoryhasessentiallytwophases:dynamicanalysisandcontrolsystemdesign.Theanalysisphaseisconcernedwithdeterminationoftheresponseofaplant(thecontrolledobject)tocommands,disturbances,andchangesintheplantparameters.Ifthedynamicresponseissatisfactory,thereneedbenosecondphase.Iftheresponseisunsatisfactoryandmodificationoftheplantisunacceptable,adesignphaseisnecessarytoselectthecontrolelements(thecontroller)neededtoimprovethedynamicperformancetoacceptablelevels.intuitionortrail-and-error直覺或試湊法commands,regulations,ordisturbances命令、調(diào)節(jié)或擾動phases方面modificationoftheplantisunacceptable不能改變被控對象determinationoftheresponseofaplant被控對象的決定性作用Inmanycases,thedesignofcontrolsystemisbasedonsometheoryratherthanintuitionortrail-and-error.Controltheoryisusedfordealingwiththedynamicresponseofasystemtocommands,regulations,ordisturbances.Theapplicationofcontroltheoryhasessentiallytwophases:dynamicanalysisandcontrolsystemdesign.在很多情況下，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是基于某種理論，而不是靠直覺或試湊法?？刂葡到y(tǒng)能夠用來處理系統(tǒng)對命令、調(diào)節(jié)或擾動的動態(tài)響應(yīng)?？刂评碚摰膽?yīng)用基本上有兩個(gè)方面：動態(tài)響應(yīng)分析和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。Theanalysisphaseisconcernedwithdeterminationoftheresponseofaplant(thecontrolledobject)tocommands,disturbances,andchangesintheplantparameters.Ifthedynamicresponseissatisfactory,thereneedbenosecondphase.Iftheresponseisunsatisfactoryandmodificationoftheplantisunacceptable,adesignphaseisnecessarytoselectthecontrolelements(thecontroller)neededtoimprovethedynamicperformancetoacceptablelevels.系統(tǒng)分析關(guān)注的是命令、擾動和系統(tǒng)參數(shù)的變化對被控對象響應(yīng)的決定作用。如某動態(tài)響應(yīng)是滿足需要的，就不需要第二步了。如果系統(tǒng)不能滿足要求，而且不能改變被控對象，就需要進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，來選擇使動態(tài)性能達(dá)到要求的控制元件。Controltheoryitselfhastwocategories:classicalandmodern.Classicalcontroltheory,whichhaditsstartduringWorldWarII,canbecharacterizedbythetransferfunctionconceptwithanalysisanddesignprincipallyintheLaplaceandfrequencydomains.Moderncontroltheoryhasarisenwiththeadventofhigh-speeddigitalcomputersandcanbecharacterizedbythestatevariableconceptwithemphasisonmatrixalgebraandwithanalysisanddesignprincipallyinthetimedomain.Asmightbeexpected,eachapproachhasitsadvantagesanddisadvantagesaswellasitsproponentsanddetractors.categories部分transferfunctionconcept傳遞函數(shù)概念adventofhigh-speeddigitalcomputers高速數(shù)字計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)statevariable狀態(tài)變量matrixalgebra矩陣代數(shù)proponentsanddetractors倡導(dǎo)者和反對者Controltheoryitselfhastwocategories:classicalandmodern.Classicalcontroltheory,whichhaditsstartduringWorldWarII,canbecharacterizedbythetransferfunctionconceptwithanalysisanddesignprincipallyintheLaplaceandfrequencydomains.Moderncontroltheoryhasarisenwiththeadventofhigh-speeddigitalcomputersandcanbecharacterizedbythestatevariableconceptwithemphasisonmatrixalgebraandwithanalysisanddesignprincipallyinthetimedomain.Asmightbeexpected,eachapproachhasitsadvantagesanddisadvantagesaswellasitsproponentsanddetractors.控制理論本身分成兩個(gè)部分：經(jīng)典和現(xiàn)代。經(jīng)典控制理論始于二次大戰(zhàn)以傳遞函數(shù)的概念為特征，分析和設(shè)計(jì)主要在拉普拉斯域和頻域內(nèi)進(jìn)行?，F(xiàn)代控制理論是隨著高速數(shù)字計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)而發(fā)展起來的。它以狀態(tài)變量的概念為特征，重點(diǎn)在于矩陣代數(shù)，分析和設(shè)計(jì)主要在時(shí)域。每種方法都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，也各有其倡導(dǎo)者和反對者。Ascomparedtomodernapproach,theclassicalapproachhasthetutorialadvantageofplacinglessemphasisonmathematicaltechniquesandmoreemphasisonphysicalunderstanding.Furthermore,inmanydesignsituationstheclassicalapproachisnotonlysimplerbutmaybecompletelyadequate.Inthosemorecomplexcaseswhereitisnotadequate,theclassicalapproachsolutionmayaidinapplyingthemodernapproachandmayprovideacheckonthemorecompleteandexactdesign.Forthesereasonsthesubsequentarticleswillintroducetheclassicalapproachindetail.tutorial指導(dǎo)性mathematicaltechniques數(shù)學(xué)技術(shù)physicalunderstanding物理理解completelyadequate完全夠用check檢查solution解Ascomparedtomodernapproach,theclassicalapproachhasthetutorialadvantageofplacinglessemphasisonmathematicaltechniquesandmoreemphasisonphysicalunderstanding.Furthermore,inmanydesignsituationstheclassicalapproachisnotonlysimplerbutmaybecompletelyadequate.Inthosemorecomplexcaseswhereitisnotadequate,theclassicalapproachsolutionmayaidinapplyingthemodernapproachandmayprovideacheckonthemorecompleteandexactdesign.Forthesereasonsthesubsequentarticleswillintroducetheclassicalapproachindetail.與現(xiàn)代控制理論相比，經(jīng)典方法具有指導(dǎo)性的優(yōu)點(diǎn)，它把重點(diǎn)很少放在數(shù)學(xué)技術(shù)上，而把更多重點(diǎn)放在物理理解上。而且在許多設(shè)計(jì)情況中，經(jīng)典方法既簡單也完全足夠用。在那些更復(fù)雜的情況中，經(jīng)典方法雖不能滿足，但它的解可以對應(yīng)用現(xiàn)代方法起輔助作用，而且可以對設(shè)計(jì)進(jìn)行更完整和準(zhǔn)確的檢查。由于這些原因，后續(xù)的章節(jié)將詳細(xì)地介紹經(jīng)典控制理論。ClassificationandTerminologyofControlSystemsControlsystemsareclassifiedintermsthatdescribeeitherthesystemitselforitsvariables:Open-loopandclosed-loopcontrolsystems(seeFig.2-1A-1).Anopen-loopsystemisoneinwhichthecontrolactionisindependentoftheoutput.Aclosed-loopsystem,however,theinputoftheplantissomehowdependontheactualoutput.Sincetheoutputisfedbackinafunctionalformdeterminedbythenatureofthefeedbackelementsandthensubtractedfromtheinput,aclosed-loopsystemisoftenreferredtoasanegativefeedbacksystemorsimplyasafeedbacksystem.controlaction控制行為nature性質(zhì)ClassificationandTerminologyofControlSystemsControlsystemsareclassifiedintermsthatdescribeeitherthesystemitselforitsvariables:Open-loopandclosed-loopcontrolsystems(seeFig.2-1A-1).Anopen-loopsystemisoneinwhichthecontrolactionisindependentoftheoutput.Aclosed-loopsystem,however,theinputoftheplantissomehowdependontheactualoutput.Sincetheoutputisfedbackinafunctionalformdeterminedbythenatureofthefeedbackelementsandthensubtractedfromtheinput,aclosed-loopsystemisoftenreferredtoasanegativefeedbacksystemorsimplyasafeedbacksystem.

控制系統(tǒng)的分類和術(shù)語

控制系統(tǒng)可根據(jù)系統(tǒng)本身或其參量進(jìn)行分類：開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)（如圖2-1A-1）：開環(huán)控制系統(tǒng)是控制行為與輸出無關(guān)的系統(tǒng)。而閉環(huán)系統(tǒng)，其被控對象的輸入在某種程度上依賴于實(shí)際的輸出。因?yàn)檩敵鲆杂煞答佋Q定的一種函數(shù)形式反饋回來，然后被輸入減去。閉環(huán)系統(tǒng)通常是指負(fù)反饋系統(tǒng)或簡稱為反饋系統(tǒng)。

Continuousanddiscretesystems.Thesystemthatallitsvariablesarecontinuousfunctionsoftimeiscalledcontinuous-variableoranalogsystem;thedescribingequationaredifferentialequation.Adiscrete-variableordigitalsystemhasoneormorevariablesknownonlyatparticularinstantsoftime,asshowninFig.2-1A-2b;theequationsaredifferenceequations.Ifthetimeintervalsarecontrolled,thesystemistermedasampled-datesystem.Discretevariablesoccurnaturally,asfromascanningradarthatobtainspositiondataonceperscanoradatachannelthattransmitsmanypiecesofinformationinturn.Adiscretevariablewillobviouslyapproachacontinuousvariableasthesamplingintervalisdecreased.Discontinuousvariables,suchasshowninFig.2-1A-2coccurin“on-off”or“bang-bang”controlsystemandaretreatedseparatelyinasubsequentpaper（后續(xù)章節(jié)）.variablesknownonlyatparticularinstantsoftime特殊時(shí)刻的可知變量bang-bang”controlsystem乒乒控制系統(tǒng)sampled-datesystem數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)occurnaturally隨機(jī)產(chǎn)生

連續(xù)和離散系統(tǒng)：所有變量都是時(shí)間的連續(xù)函數(shù)的系統(tǒng)稱做連續(xù)變量或模擬系統(tǒng)，描述的方程是微分方程。離散變量或數(shù)字系統(tǒng)有一個(gè)或多個(gè)只是在特殊時(shí)刻可知的變量，如圖2-1A-2b，描述方程是差分方程。如果時(shí)間間隔是可控的，系統(tǒng)被稱做數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)。離散變量隨機(jī)地產(chǎn)生，比如掃描雷達(dá)每次掃描獲取一個(gè)位置的數(shù)據(jù)或者是數(shù)據(jù)通道輪流轉(zhuǎn)換許多片信息。顯然，當(dāng)采樣間隔減小時(shí)，離散變量就接近一個(gè)連續(xù)變量。不連續(xù)的變量，如圖2-1A-2c所示，出現(xiàn)在開關(guān)或乓-乓控制系統(tǒng)中。這將分別在后續(xù)的章節(jié)中討論。圖2-1A-2連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)Linearandnonlinearsystems.Asystemislinearifallitselementsarelinear,andnonlinearifanyelementisnonlinear.Time-invariantandtime-variantsystems.Atime-invariant(orstationary)systemisonewhoseparameterdonotvarywithtime.Theoutputofastationarysystemisindependentofthetimeatwhichaninputisapplied,andthecoefficientsofthedescribingdifferentialequationsareconstants.Atime-variant(ornonstationary)systemisasystemwithoneormoreparametersthatvarywithtime.Thetimeatwhichaninputisappliedmustbeknow,andthecoefficientsofthedifferentialequationaretime-dependent.線性和非線性系統(tǒng)：如果系統(tǒng)所有元件都是線性的，系統(tǒng)就是線性的。如果任何一個(gè)是非線性的，系統(tǒng)就是非線性的。

時(shí)變和時(shí)不變系統(tǒng)：一個(gè)時(shí)不變系統(tǒng)或靜態(tài)系統(tǒng)，其參數(shù)不隨時(shí)間變化。時(shí)不變系統(tǒng)的輸出和輸入作用的時(shí)間無關(guān)，并且描述系統(tǒng)的微分方程的系數(shù)為常數(shù)。如果有一個(gè)或多個(gè)參數(shù)隨時(shí)間變化，則系統(tǒng)是時(shí)變或非靜態(tài)系統(tǒng)。輸入作用的時(shí)間必須已知，且微分方程的系數(shù)是隨時(shí)間而變化的。Lumpedparameteranddistributedparametersystems.Lumpedparametersystemsarethoseforwhichphysicalcharacteristicsareassumedtobeconcentratedinoneormore“l(fā)umps”andthusindependentofanyspatialdistribution.Ineffect(在作用上),bodiesareassumedrigidandtreatedaspointmassed;springsaremasslessandelectricalleadsresistanceless,orsuitablecorrectionsaremadetosystemmassorresistance;temperaturesareuniform;etc.Indistributedparametersystems,thecontinuousspatialdistributionofaphysicalcharacteristicistakenintoaccount.Bodiesareelastic,springhaveadistributedmass,electricalleadshaveadistributeresistance,andtemperaturesvaryacrossabody.Lumpedparametersystemsaredescribedbyordinarydifferentialequation;whiledistributedparametersystemsaredescribedbypartialdifferentialequations.Lumped集中spatialdistribution空間分布rigid剛性pointmassed質(zhì)點(diǎn)spring彈簧electricalleads電線suitablecorrections適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償elastic彈性Lumpedparameteranddistributedparametersystems.Lumpedparametersystemsarethoseforwhichphysicalcharacteristicsareassumedtobeconcentratedinoneormore“l(fā)umps”andthusindependentofanyspatialdistribution.Ineffect(在作用上),bodiesareassumedrigidandtreatedaspointmassed;springsaremasslessandelectricalleadsresistanceless,orsuitablecorrectionsaremadetosystemmassorresistance;temperaturesareuniform;etc.Indistributedparametersystems,thecontinuousspatialdistributionofaphysicalcharacteristicistakenintoaccount.Bodiesareelastic,springhaveadistributedmass,electricalleadshaveadistributeresistance,andtemperaturesvaryacrossabody.Lumpedparametersystemsaredescribedbyordinarydifferentialequation;whiledistributedparametersystemsaredescribedbypartialdifferentialequations.集中參數(shù)和分散參數(shù)系統(tǒng)：集中參數(shù)系統(tǒng)是其物理性質(zhì)被假設(shè)集中在一塊或多塊，從而與任何空間分布無關(guān)的系統(tǒng)。在作用上，物體被假設(shè)為剛性的，被作為質(zhì)點(diǎn)處理；彈簧是沒有質(zhì)量的，電線是沒有電阻的，或者對系統(tǒng)質(zhì)量或電阻進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償；溫度在各部分是一致的，等等。在分布參數(shù)系統(tǒng)中，要考慮到物理特性的連續(xù)空間分布。物體是有彈性的，彈簧是有分布質(zhì)量的，電線具有分布電阻，溫度在物體各處是不同的。集中參數(shù)系統(tǒng)由常微分方程描述，而分布參數(shù)系統(tǒng)由偏微分方程描述。Deterministicandstochasticsystem.Asystemorvariableisdeterministicifitsfuturebehaviorisbothpredictableandrepeatablewithinreasonablelimits.Ifnot,thesystemorvariableiscalledstochasticorrandom.Analysesofstochasticsystemsandofdeterministicsystemwithstochasticinputsarebasedonprobabilitytheory.Deterministicandstochastic確定和隨機(jī)futurebehavior未來性能probabilitytheory概率論Deterministicandstochasticsystem.Asystemorvariableisdeterministicifitsfuturebehaviorisbothpredictableandrepeatablewithinreasonablelimits.Ifnot,thesystemorvariableiscalledstochasticorrandom.Analysesofstochasticsystemsandofdeterministicsystemwithstochasticinputsarebasedonprobabilitytheory.確定系統(tǒng)和隨機(jī)系統(tǒng)：一個(gè)系統(tǒng)或變量，如果其未來的性能在合理的限度內(nèi)是可預(yù)測和重復(fù)的，則這個(gè)系統(tǒng)或變量就是確定的。否則，系統(tǒng)或變量就是隨機(jī)的。對隨機(jī)系統(tǒng)或有隨機(jī)輸入的確定系統(tǒng)的分析是基于概率論基礎(chǔ)上的。Single-variableandmultivariablesystem.Asingle-variablesystemisdefinedasonewithonlyoneoutputforonereferenceorcommandinputandisoftenreferredtoasasingleinputsingleoutput(SISO)system.Amultivariable(MIMO)systemhasanynumberofinputsandoutputs.單變量和多變量系統(tǒng)：單變量系統(tǒng)被定義為對于一個(gè)參考或命令輸入只有一個(gè)輸出的系統(tǒng)，經(jīng)常被稱為單輸入單輸出（SISO）系統(tǒng)。多變量（MIMO）系統(tǒng)含有任意多個(gè)輸入和輸出。ControlSystemEngineeringDesignProblemControlsystemengineeringconsistsofanalysisanddesignofcontrolconfiguration.Analysisistheinvestigationofthepropertiesofanexistingsystem.Thedesignproblemisonechoiceandarrangementofsystemcomponentstoperformaspecifictask.Designingacontrolsystemisnotapreciseorwell-definedprocess;rather,itisasequenceofinterrelatedevents.Atypicalsequencemightbecontrolconfiguration控制結(jié)構(gòu)systemcomponents系統(tǒng)部件interrelatedevents相關(guān)事件investigation調(diào)查；研究ControlSystemEngineeringDesignProblemControlsystemengineeringconsistsofanalysisanddesignofcontrolconfiguration.Analysisistheinvestigationofthepropertiesofanexistingsystem.Thedesignproblemisonechoiceandarrangementofsystemcomponentstoperformaspecifictask.Designingacontrolsystemisnotapreciseorwell-definedprocess;rather,itisasequenceofinterrelatedevents.Atypicalsequencemightbe控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)問題 控制系統(tǒng)工程由控制結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計(jì)組成。分析是對所存在的系統(tǒng)性能的研究，設(shè)計(jì)問題是對系統(tǒng)部件的一種選擇和安排從而實(shí)現(xiàn)特定的任務(wù)。控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并不是一個(gè)精確或嚴(yán)格確定的過程，而是一系列相關(guān)事情的序列，典型的順序是：Modelingoftheplant;Linearizationofplantmodel;Dynamicanalysisoftheplant;Nonlinearsimulationoftheplant;Establishmentofthecontrolphilosophy&strategy;Selectionoftheperformancecriteriaandindices;Designofthecontroller;Dynamicanalysisofthecompletesystem;Nonlinearsimulationofthecompletessystem;Selectionofthehardwaretobeused;Constructionandtestofthedevelopmentsystem;Designoftheproductionmodel;Testoftheproductionmodel.philosophy&strategy思想和方法performancecriteriaandindices性能標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)developmentsystem開發(fā)系統(tǒng)productionmodel產(chǎn)品模型Modelingoftheplant;Linearizationofplantmodel;Dynamicanalysisoftheplant;Nonlinearsimulationoftheplant;Establishmentofthecontrolphilosophy&strategy;Selectionoftheperformancecriteriaandindices;Designofthecontroller;Dynamicanalysisofthecompletesystem;Nonlinearsimulationofthecompletessystem;Selectionofthehardwaretobeused;Constructionandtestofthedevelopmentsystem;Designoftheproductionmodel;Testoftheproductionmodel.1)被控對象的建模；2）系統(tǒng)模型的線性化；3）系統(tǒng)的動態(tài)分析；4）系統(tǒng)的非線性仿真；5）控制思想和方法的建立；6）性能指標(biāo)的選擇；7）控制器的設(shè)計(jì)；8）整個(gè)系統(tǒng)的動態(tài)分析；9）整個(gè)系統(tǒng)的非線性仿真；10）所用硬件的選擇；11）開發(fā)系統(tǒng)的建立和測試；12）產(chǎn)品模型的設(shè)計(jì)；13）產(chǎn)品模型的測試Thesequenceisnotrigid,all-inclusive,ornecessarilysequential.Itisgivenheretoestablisharationaleforthetechniquesdevelopedanddiscussedinthesubsequentunits.sequenceisnotrigid順序不是固定的necessarilysequential必要的次序developedanddiscussed提出和討論subsequentunits后續(xù)單元這個(gè)順序不是固定的，全包括的或必要次序的。這里給出為后續(xù)單元提出和討論的技術(shù)做一個(gè)合理的闡述。P2U1ATheWorldofControl第二部分第一單元課文A控制的世界5.參考譯文A控制的世界簡介控制一詞的含義一般是調(diào)節(jié)、指導(dǎo)或者命令?？刂葡到y(tǒng)大量存在于我們周圍。在最抽象的意義上說，每個(gè)物理對象都是一個(gè)控制系統(tǒng)。 控制系統(tǒng)被人們用來擴(kuò)展自己的能力，補(bǔ)償生理上的限制，或把自己從常規(guī)、單調(diào)的工作中解脫出來，或者用來節(jié)省開支。例如在現(xiàn)代航空器中，功率助推裝置可以把飛行員的力量放大，從而克服巨大的空氣阻力推動飛行控制翼面。飛行員的反應(yīng)速度太慢，如果不附加阻尼偏航系統(tǒng)，飛行員就無法通過輕微阻尼的側(cè)傾轉(zhuǎn)向方式來駕駛飛機(jī)。自動飛行控制系統(tǒng)把飛行員從保持正確航向、高度和姿態(tài)的連續(xù)操作任務(wù)中解脫出來。沒有了這些常規(guī)操作，飛行員可以執(zhí)行其他的任務(wù)，如領(lǐng)航或通訊，這樣就減少了所需的機(jī)組人員，降低了飛行費(fèi)用。 在很多情況下，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是基于某種理論，而不是靠直覺或試湊法。控制系統(tǒng)能夠用來處理系統(tǒng)對命令、調(diào)節(jié)或擾動的動態(tài)響應(yīng)?？刂评碚摰膽?yīng)用基本上有兩個(gè)方面：動態(tài)P2U1ATheWorldofControl第二部分第一單元課文A控制的世界

響應(yīng)分析和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)分析關(guān)注的是命令、擾動和系統(tǒng)參數(shù)的變化對被控對象響應(yīng)的決定作用。如某動態(tài)響應(yīng)是滿足需要的，就不需要第二步了。如果系統(tǒng)不能滿足要求，而且不能改變被控對象，就需要進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，來選擇使動態(tài)性能達(dá)到要求的控制元件。 控制理論本身分成兩個(gè)部分：經(jīng)典和現(xiàn)代。經(jīng)典控制理論始于二次大戰(zhàn)以傳遞函數(shù)的概念為特征，分析和設(shè)計(jì)主要在拉普拉斯域和頻域內(nèi)進(jìn)行?，F(xiàn)代控制理論是隨著高速數(shù)字計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)而發(fā)展起來的。它以狀態(tài)變量的概念為特征，重點(diǎn)在于矩陣代數(shù)，分析和設(shè)計(jì)主要在時(shí)域。每種方法都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，也各有其倡導(dǎo)者和反對者。與現(xiàn)代控制理論相比，經(jīng)典方法具有指導(dǎo)性的優(yōu)點(diǎn)，它把重點(diǎn)很少放在數(shù)學(xué)技術(shù)上，而把更多重點(diǎn)放在物理理解上。而且在許多設(shè)計(jì)情況中，經(jīng)典方法既簡單也完全足夠用。在那些更復(fù)雜的情況中，經(jīng)典方法雖不能滿足，但它的解可以對應(yīng)用現(xiàn)代方法起輔助作用，而且可以對設(shè)計(jì)進(jìn)行更完整和準(zhǔn)確的檢查。由于這些原因，后續(xù)的章節(jié)將詳細(xì)地介紹經(jīng)典控制理論。P2U1ATheWorldofControl第二部分第一單元課文A控制的世界

控制系統(tǒng)的分類和術(shù)語

控制系統(tǒng)可根據(jù)系統(tǒng)本身或其參量進(jìn)行分類：開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)（如圖2-1A-1）：開環(huán)控制系統(tǒng)是控制行為與輸出無關(guān)的系統(tǒng)。而閉環(huán)系統(tǒng)，其被控對象的輸入在某種程度上依賴于實(shí)際的輸出。因?yàn)檩敵鲆杂煞答佋Q定的一種函數(shù)形式反饋回來，然后被輸入減去。閉環(huán)系統(tǒng)通常是指負(fù)反饋系統(tǒng)或簡稱為反饋系統(tǒng)。

圖2-1A-1開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)P2U1ATheWorldofControl第二部分第一單元課文A控制的世界

連續(xù)和離散系統(tǒng)：所有變量都是時(shí)間的連續(xù)函數(shù)的系統(tǒng)稱做連續(xù)變量或模擬系統(tǒng)，描述的方程是微分方程。離散變量或數(shù)字系統(tǒng)有一個(gè)或多個(gè)只是在特殊時(shí)刻可知的變量，如圖2-1A-2b，描述方程是差分方程。如果時(shí)間間隔是可控的，系統(tǒng)被稱做數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)。離散變量隨機(jī)地產(chǎn)生，例如：為只能接受離散數(shù)據(jù)的數(shù)字計(jì)算機(jī)提供一個(gè)輸入。顯然，當(dāng)采樣間隔減小時(shí)，離散變量就接近一個(gè)連續(xù)變量。不連續(xù)的變量，如圖2-1A-2c所示，出現(xiàn)在開關(guān)或乓-乓控制系統(tǒng)中。這將分別在后續(xù)的章節(jié)中討論。圖2-1A-2連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)P2U1ATheWorldofControl第二部分第一單元課文A控制的世界

線性和非線性系統(tǒng)：如果系統(tǒng)所有元件都是線性的，系統(tǒng)就是線性的。如果任何一個(gè)是非線性的，系統(tǒng)就是非線性的。時(shí)變和時(shí)不變系統(tǒng)：一個(gè)時(shí)不變系統(tǒng)或靜態(tài)系統(tǒng)，其參數(shù)不隨時(shí)間變化。當(dāng)提供一個(gè)輸入時(shí)，時(shí)不變系統(tǒng)的輸出不依賴于時(shí)間。描述系統(tǒng)的微分方程的系數(shù)為常數(shù)。如果有一個(gè)或多個(gè)參數(shù)隨時(shí)間變化，則系統(tǒng)是時(shí)變或非靜態(tài)系統(tǒng)提供輸入的時(shí)間必須已知，微分方程的系數(shù)是隨時(shí)間而變化的。集中參數(shù)和分散參數(shù)系統(tǒng)：集中參數(shù)系統(tǒng)是其物理性質(zhì)被假設(shè)集中在一塊或多塊，從而與任何空間分布無關(guān)的系統(tǒng)。在作用上，物體被假設(shè)為剛性的，被作為質(zhì)點(diǎn)處理；彈簧是沒有質(zhì)量的，電線是沒有電阻的，或者對系統(tǒng)質(zhì)量或電阻進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償；溫度在各部分是一致的，等等。在分布參數(shù)系統(tǒng)中，要考慮到物理特性的連續(xù)空間分布。物體是有彈性的，彈簧是有分布質(zhì)量的，電線具有分布電阻，溫度在物體各處是不同的。集中參數(shù)系統(tǒng)由常微分方程描述，而分布參數(shù)系統(tǒng)由偏微分方程描述。確定系統(tǒng)和隨機(jī)系統(tǒng)：一個(gè)系統(tǒng)或變量，如果其未來的性能在合理的限度內(nèi)是可預(yù)測和重復(fù)的，則這個(gè)系統(tǒng)或變量就是確定的。否則，系統(tǒng)或變量就是隨機(jī)的。對隨機(jī)系統(tǒng)或有隨機(jī)P2U1ATheWorldofControl第二部分第一單元課文A控制的世界

輸入的確定系統(tǒng)的分析是基于概率論基礎(chǔ)上的。單變量和多變量系統(tǒng)：單變量系統(tǒng)被定義為對于一個(gè)參考或命令輸入只有一個(gè)輸出的系統(tǒng)，經(jīng)常被稱為單輸入單輸出（SISO）系統(tǒng)。多變量（MIMO）系統(tǒng)含有任意多個(gè)輸入和輸出?？刂葡到y(tǒng)工程設(shè)計(jì)問題 控制系統(tǒng)工程由控制結(jié)構(gòu)的分析和實(shí)際組成。分析是對所存在的系統(tǒng)性能的研究，設(shè)計(jì)問題是對系統(tǒng)部件的一種選擇和安排從而實(shí)現(xiàn)特定的任務(wù)?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)并不是一個(gè)精確或嚴(yán)格確定的過程，而是一系列相關(guān)事情的序列，典型的順序是：

1)被控對象的建模；2）系統(tǒng)模型的線性化；3）系統(tǒng)的動態(tài)分析；4）系統(tǒng)的非線性仿真；5）控制思想和方法的建立；6）性能指標(biāo)的選擇；7）控制器的設(shè)計(jì)；8）整個(gè)系統(tǒng)的動態(tài)分析；9）整個(gè)系統(tǒng)的非線性仿真；10）所用硬件的選擇；P2U1ATheWorldofControl第二部分第一單元課文A控制的世界11）開發(fā)系統(tǒng)的建立和測試；12）產(chǎn)品模型的設(shè)計(jì)；13）產(chǎn)品模型的測試。這個(gè)順序不是固定的，全包括的或必要次序的。這里給出為后續(xù)單元提出和討論的技術(shù)做一個(gè)合理的闡述。補(bǔ)充：專業(yè)術(shù)語的翻譯有關(guān)數(shù)量的翻譯7.4專業(yè)術(shù)語的翻譯所謂意譯就是按照英語的意思，從漢語中找出對應(yīng)的詞匯將原文翻譯出來。1.意譯OperatingsystemMultimediaObject-orientedprogrammingSwitchingmatrixAdaptivecontrolLAN-LocalAreaNetworkNC-NumericalControlNC-NetworkComputer操作系統(tǒng)多媒體面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)交換矩陣自適應(yīng)控制局域網(wǎng)數(shù)控網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)如原文中的英語意義很長，在漢語中無對應(yīng)詞匯，只是一種單位、歷史沿襲。2.音譯RadarLogichertzmicrophonelaser雷達(dá)邏輯赫茲麥克風(fēng)鐳射（激光）7.4專業(yè)術(shù)語的翻譯7.4專業(yè)術(shù)語的翻譯按照所描述事物的形狀來翻譯3.象譯I-cursorT-connectionV-conversionToolnoseI形光標(biāo)T形連接V轉(zhuǎn)換機(jī)床刀具刀尖7.5有關(guān)數(shù)量的翻譯1.英語的單位10110210310410610710910101012tenOnehundredOnethousandTenthousandOnemillionTenmillionOnebillionTenbillionOnetrillion2.數(shù)詞的增加和減少的譯法和讀法AisNtimesaslarge(long,heavy,…)asBAisNtimeslarger(longer,heavier…)thanBAislarger(longer,heavier…)thanBbyNtimesTheaeroplaneistwotimesfasterthansound.Inthepresenceof5%carbondioxide,carbonmonoxidebecomestwiceastoxicasitisalone.Theoxygenatomisnearly16timesheavierthanthehydrogenatom.7.5有關(guān)數(shù)量的翻譯Thewireistwiceaslongasthatone.7.5有關(guān)數(shù)量的翻譯表示倍數(shù)減少時(shí)，英語習(xí)慣使用倍數(shù)。而漢語習(xí)慣使用分?jǐn)?shù)和百分?jǐn)?shù)。翻譯時(shí)需要換算成減少到1/N。(1)reduceby10%減少了10%(2)reduceto10%減少到10%(3)reducebyafactorof10減少了9/10(減少到1/10)(4)reduce10times減少到1/10(減少了9/10)倍數(shù)減少的譯法Therateisdecreased9folds.速率降低到原來的1/9。Thenewequipmentwillreducetheerrorprobabilitybyafactorof7.新設(shè)備將使誤差概率降低七分之六。Thelengthofthetestbedwasreducedbyafactoroften

。試驗(yàn)臺的長度減少到十分之一。7.5有關(guān)數(shù)量的翻譯Thisoneistentimeslighterthanthatone.這一個(gè)比那一個(gè)輕十分之九。Airisbroughtintothecylindersandcompressedabouttwiceasmuchasthebulkofthecylinderofagasolineengine.空氣被壓送進(jìn)汽缸，并被壓縮到大約為汽油機(jī)汽缸體積的二分之一。7.5有關(guān)數(shù)量的翻譯倍數(shù)增加的譯法主語+increase/goup/improve/rise/grow…+Ntimes/fold結(jié)構(gòu).翻譯時(shí)應(yīng)翻譯為增加N倍或增加了N－1倍Theliquorwasdilutedwithwatertofivetimesitsoriginalvolume.Thesteeloutputhasincreasedbytwotimes.Thedrainvoltagehasbeenincreasedbyafactorof4.again也具有倍的意思。用于句型asmuch(many…）againas與againasmuchas可譯為“是……的兩倍”或“比……多一倍”。halfasmuchagainas與halfagainasmuchas譯為“是……的一倍半”，“比………多一半”Thewireisaslongagainasthat.WheelAturnshalfasfastagainasthatone.7.5有關(guān)數(shù)量的翻譯7.5有關(guān)數(shù)量的翻譯half(of):“是……的一半”halfasmuchas“比……少一半”或“比……少二分之一”。Thespeedistwicelessthantheaveragespeed.Thiskindoffilmistwicethinnerthanordinarypaper.

半數(shù)的譯法7.5有關(guān)數(shù)量的翻譯英語和漢語中，表示分?jǐn)?shù)和百分?jǐn)?shù)的增減，一般都不包括基數(shù)在內(nèi)，可直接譯成“增加（減少）百分之幾”或“增加（減少）幾分之幾”。Theproductionhasincreasedby36%.Productionhasincreased100%overaprevioustwo–stepmethod.Thepressurewillbereducedtoone-fourthofitsoriginalvalue.分?jǐn)?shù)和百分?jǐn)?shù)增減的譯法作業(yè)8：一、請將英文翻譯成中文。1、part2:unit1:B:第1段翻譯；2、part2:unit1:B:第2段翻譯；P2U1BTheTransferFunctionandtheLaplaceTransformation第二部分第一單元課文B傳遞函數(shù)和拉普拉斯變換

B傳遞函數(shù)和拉普拉斯變換1.課文內(nèi)容簡介：主要介紹專業(yè)課《自動控制原理》中傳遞函數(shù)的概念、拉普拉斯變換的定義、拉普拉斯變換后的運(yùn)算規(guī)則和系統(tǒng)建模方法，內(nèi)容雖然簡潔，但可建立許多非常重要的概念。2.溫習(xí)《自動控制原理》中有關(guān)拉普拉斯變換的相關(guān)內(nèi)容。3.生詞與短語initialcondition初始條件lagv.,n.

延遲polynomialn.

多項(xiàng)式ordern.

階integratev.

積分differentiatev.

微分denominatorn.

分母stabilityn.

穩(wěn)定性P2U1BTheTransferFunctionandtheLaplaceTransformation第二部分第一單元課文B傳遞函數(shù)和拉普拉斯變換

transientresponse暫態(tài)響應(yīng)numeratorn.

分子magnituden.

幅值signn.

符號steady-staten.

穩(wěn)態(tài)stepn.

階躍（信號）blockdiagramalgebra方塊圖計(jì)算（代數(shù)）Laplacetransformation拉普拉斯變換operationalmathematics工程數(shù)學(xué)algebraicequation代數(shù)方程implementv.

實(shí)現(xiàn)manipulatev.

處理becomeadeptin熟練homogeneoussolution通解particularsolution特解unilateralFourierintegral單邊傅里葉積分P2U1BTheTransferFunctionandtheLaplaceTransformation第二部分第一單元課文B傳遞函數(shù)和拉普拉斯變換

inversetransform反（逆）變換improperintegral奇異（無理）積分superpositionn.

疊加initialvalue初值finalvalue終值shiftingtheorem