自动控制原理 程向红 蔡体菁 2002-09-23 自动控制原理
2002-09-23 自动控制原理 2 自动控制原理 程向红 蔡体菁
第1讲 程向红 自动控制的一般概念 2002-09-23 自动控制原理
2002-09-23 自动控制原理 3 第1讲 程向红 自动控制的一般概念
第一章自动控制的一般概念 1引言 1,2自动控制系统示例 L.3环控制和开环控制 1.4自动控制系统的分类 1.5对自动控制系统的基本要求 1.6对本课程的基本要求 2002-09-23 自动控制原理
2002-09-23 自动控制原理 4 第一章 自动控制的一般概念 • 1.1 引言 • 1.2自动控制系统示例 • 1.3闭环控制和开环控制 • 1.4自动控制系统的分类 • 1.5对自动控制系统的基本要求 • 1.6对本课程的基本要求
历更的回顾 )]8世纪, James watt为控制素汽机速度设计的离心调 节器,是自动制 第一项重大成果。 3192年, Minorsky研制出船舶操纵自动控制器,并证 明了从系统的微分方程确定系统的稳定性的方法 932年, Nyquist提出了一种根据系统的开环频率响 (稳态正弦输入),确定闭环系统稳定性的方法 1934年, Heze提出了用于位置控制系统的伺服机构 的概念,讨论了可以精确跟踪变化的输入信号的机 电伺服机构。 2002-09-23 自动控制原理
2002-09-23 自动控制原理 5 历史的回顾 • 18世纪，James Watt 为控制蒸汽机速度设计的离心调 节器，是自动控制领域的第一项重大成果。 • 1922年，Minorsky研制出船舶操纵自动控制器，并证 明了从系统的微分方程确定系统的稳定性的方法。 • 1932年，Nyquist提出了一种根据系统的开环频率响 应(对稳态正弦输入)，确定闭环系统稳定性的方法。 • 1934年，Hezen提出了用于位置控制系统的伺服机构 的概念，讨论了可以精确跟踪变化的输入信号的机 电伺服机构
9世纪4年代,频率响应法为闭环控制系统提供 中可行方法, Evans提出并完善了根轨迹法。 19世纪50年代,控制系统设讲间题的重点从 计许多可行系统中的一种系统,转到设计在某种 意义上的最佳系统。 19纪60年代,数字计算机的出现为复杂系统的 于时域分析的现代控制理论提供了可能。 1960年到1980,确定性系统、随机系统的最佳 控制,及复杂系统的自适应和学习控制,都得到 充分的研究。 从1980年到现在,现代控制理论进展集中于鲁棒 控制、Hω控制及其相关课题。 2002-09-23 自动控制原理 6
2002-09-23 自动控制原理 6 • 19世纪40年代，频率响应法为闭环控制系统提供 了一种可行方法，Evans提出并完善了根轨迹法。 • 19世纪50年代末，控制系统设计问题的重点从设 计许多可行系统中的一种系统，转到设计在某种 意义上的最佳系统。 • 19世纪60年代，数字计算机的出现为复杂系统的 基于时域分析的现代控制理论提供了可能。 • 从1960年到1980，确定性系统、随机系统的最佳 控制，及复杂系统的自适应和学习控制，都得到 充分的研究。 • 从1980年到现在，现代控制理论进展集中于鲁棒 控制、H∞控制及其相关课题
控制理论 现代控制 传递函数为基础研 以状态空间法为基础, 单输入单输出一类 研究多输入-多输出、 常控制系统的分析 时变、非线性一类控 制系统的分析与设计 与设计问题。这些理 问题。系统具有高精 论由于其发展较早 度和高效能的特点。 现已臻成熟 2002-09-23 自动控制原理
2002-09-23 自动控制原理 7 • 古典控制理论 以传递函数为基础研 究单输入-单输出一类 定常控制系统的分析 与设计问题。这些理 论由于其发展较早， 现已臻成熟。 • 现代控制 以状态空间法为基础， 研究多输入-多输出、 时变、非线性一类控 制系统的分析与设计 问题。系统具有高精 度和高效能的特点
12术语 自动制 对象 过形 )扰动 反馈控制 馈控制系统 随动系统 )自动调整系统 过程控制系统 2002-09-23 自动控制原理 8
2002 -09 -23 自动控制原理 8 1.2 术语 • 自动控制 • 对象 • 过程 • 系统 • 扰动 • 反馈控制 • 反馈控制系统 • 随动系统 • 自动调整系统 • 过程控制系统
01自动控制 在无人直接参与的情况下, 通过控制器使被择对象或 过程自动地按照预定要求 进行。 02对象 设备,它是由 3过程 机器零件有机地组合在 称任何被控制的运行状态 起的,其作用是完成一个 特定的动作。在下面的讨 为过程,其具体例子如化 母 学过程、生 仑中,称任何被控物体 物学过程。 (如加热炉、化学反应器 或宇宙飞船)为对象 4系统 完成一定任务的一些元 部件的组合。 2002-09-23 自动控制原理 9
2002-09-23 自动控制原理 9 • 1 自动控制 在无人直接参与的情况下， 通过控制器使被控对象或 过程自动地按照预定要求 进行。 • 2 对象 是一个设备，它是由一些 机器零件有机地组合在一 起的，其作用是完成一个 特定的动作。在下面的讨 论中，称任何被控物体 （如加热炉、化学反应器 或宇宙飞船）为对象。 • 3 过程 称任何被控制的运行状态 为过程，其具体例子如化 学过程、经济学过程、生 物学过程。 • 4 系统 完成一定任务的一些元、 部件的组合
05扰动 扰动是一种对系统的输出产生不利影 响的信号。如果扰动产生在系统肉部 称为内扰:扰动产生在系统外部,贝 为外扰。外扰是系统的输入量。 馈控制 反馈控制是这样一种控制过程,它能 够在存在扰动的情况下,力图减小系 统的输岀量与参考输入量(也称参据 量)(或者任意变化的希望的状态) 之间的偏差,而且其工作正是基于这 偏差基础之上的 2002-09-23 自动控制原理
2002-09-23 自动控制原理 10 • 5 扰动 • 6 反馈控制 扰动是一种对系统的输出产生不利影 响的信号。如果扰动产生在系统内部 称为内扰；扰动产生在系统外部，则 称为外扰。外扰是系统的输入量。 反馈控制是这样一种控制过程，它能 够在存在扰动的情况下，力图减小系 统的输出量与参考输入量（也称参据 量）（或者任意变化的希望的状态） 之间的偏差，而且其工作正是基于这 一偏差基础之上的
07反馈控制系统 反馈控制系统是一种能对输出量与参 考输人量进行此较,并力图持两者之间 的既定关系的系统,它利用输出量与输入 量的闹差来进行控制。 应当指出,反馈控制系统不限于工程 ,在各种非工程范畴内,诸如经济学 和生物学中,也存在着反馈控制系统。 2002-09-23 自动控制原理
2002-09-23 自动控制原理 11 反馈控制系统是一种能对输出量与参 考输入量进行比较，并力图保持两者之间 的既定关系的系统，它利用输出量与输入 量的偏差来进行控制。 应当指出，反馈控制系统不限于工程 范畴，在各种非工程范畴内，诸如经济学 和生物学中，也存在着反馈控制系统。 • 7 反馈控制系统