1、绪论 1.1课程介绍 1.2自动控制理论与技术的产生与发展 1.3控制象统的基本概念 1.4控制条统的组成和基本环节 1.5自动控制系统的分类 1.6自动控制象统基本要求 2023年7月24日4时47分 5 北京料技大学自动化学院控制系
2023年7月24日4时47分 5 1、绪论 1.1 课程介绍 1.2 自动控制理论与技术的产生与发展 1.3 控制系统的基本概念 1.4 控制系统的组成和基本环节 1.5 自动控制系统的分类 1.6 自动控制系统基本要求 北京科技大学自动化学院控制系
本章学习要点 寒 >了解自动控制的起源和发展； >了解闭环控制系统的组成和基本环节； >了解反馈控制的工作原理； >掌握反馈控制系统的基本要求； >学会分析自动控制条统的类型及本质特征。 ⊙返回 2023年7月24日4时47分 北京料技大学自动化学院控制系 6
2023年7月24日4时47分 6 本章学习要点 ➢了解自动控制的起源和发展； ➢了解闭环控制系统的组成和基本环节； ➢了解反馈控制的工作原理； ➢掌握反馈控制系统的基本要求； ➢学会分析自动控制系统的类型及本质特征。 北京科技大学自动化学院控制系
课程介绍 ·自动控制原理是一门技术基础课，研究系统数学 模型的建立、分析与设计。 ·自动控制是人类在认识世界和发明创新的过程中 发展起来的一门重要的科学技术。依靠它，人类 可以从笨重、重复性的劳动中解放出来，从事更 富创造性的工作。 ·自动化技术是当代发展迅速，应用广泛，最引人 瞩目的高技术之一，是推动新的技术革命和新的 产业苹命的关键技术。 2023年7月24日4时47分 北京料技大学自动化学院控制系 7
2023年7月24日4时47分 7 课程介绍 • 自动控制原理是一门技术基础课，研究系统数学 模型的建立、分析与设计。 • 自动控制是人类在认识世界和发明创新的过程中 发展起来的一门重要的科学技术。依靠它，人类 可以从笨重、重复性的劳动中解放出来，从事更 富创造性的工作。 • 自动化技术是当代发展迅速，应用广泛，最引人 瞩目的高技术之一，是推动新的技术革命和新的 产业革命的关键技术。 北京科技大学自动化学院控制系
控制技术的应用 军事领域民用领域 控制理论研究问题 讨论控制系统的一般规律一分析 设计合理的自动控制系统 —综合 2023年7月24日4时47分 北京料技大学自动化学院控制系 cP
2023年7月24日4时47分 8 控制技术的应用 军事领域 → 民用领域 控制理论研究问题 讨论控制系统的一般规律——分析 设计合理的自动控制系统——综合 北京科技大学自动化学院控制系
经典控制理论 现代控制理论 数学工具： 数学工具： 时城分析法 传递函数 状态空间法 频率分析法 图表 频率域分析方法 根轨迹分析法 分析 研究对象： 研究对象： MIMO象统 非线性条统 S1SO条统 2023年7月24日4时47分 北京料技大学自动化学院控制系 ⑤返回
2023年7月24日4时47分 9 经典控制理论 研究对象： SISO系统 数学工具： 时域分析法 传递函数 频率分析法 图表 根轨迹分析法 分析 现代控制理论 研究对象： MIMO系统 非线性系统 …… 数学工具： 状态空间法 频率域分析方法 北京科技大学自动化学院控制系
控制系统的基本概念和原理 温度控制系统 ■性能指标 ·工作过程 2 扰动量 给定量 输出量 1 2 图中： 1-控制器（自耦变压器) 2-被控对象（电阻炉) 2023年7月24日4时47分 北京料技大学自动化学院控制系 10
2023年7月24日4时47分 10 控制系统的基本概念和原理 ～220V uc 2 1 1 2 扰动量 给定量 输出量 1 - 控制器(自耦变压器) 2 - 被控对象(电阻炉) 图中： 温度控制系统 ▪ 性能指标 ▪ 工作过程 北京科技大学自动化学院控制系
控制系统的基本概念和原理 (1)开环控制：只有输入量对输出量产生 控制作用，输出量不参与对系统的控制。 (2)开环控制特点 > 结构简单、维护容易、成本低 > 输入控制输出 > 输出不参与控制 > 系统没有抗干扰能力 适用范围：输入量已知、控制精度要求不高、扰 动作用不大。 2023年7月24日4时47分 北京料技大学自动化学院控制系 11
2023年7月24日4时47分 11 适用范围：输入量已知、控制精度要求不高、扰 动作用不大。 控制系统的基本概念和原理 （1）开环控制：只有输入量对输出量产生 控制作用，输出量不参与对系统的控制。 （2）开环控制特点 ➢ 结构简单、维护容易、成本低 ➢ 输入控制输出 ➢ 输出不参与控制 ➢ 系统没有抗干扰能力 北京科技大学自动化学院控制系
控制系统的基本概念和原理 温度闭环控制象统 220V 2 从受控对象（电如热炉）获取输出量（实际炉 温)，并回送到输入端（即反馈），与输入量（给定 炉温)进行比较产生偏差信号（温度差），利用偏差 信号经过控制器（手臂）产生控制量（电阻丝两端的 电压)，从而跟踪输入量，减小跟踪误差。 2023年7月24日4时47分 北京料技大学自功化学院控制系 12
2023年7月24日4时47分 12 控制系统的基本概念和原理 温度闭环控制系统 ~220V 1 u 2 c 从受控对象（电加热炉）获取输出量（实际炉 温），并回送到输入端（即反馈），与输入量（给定 炉温）进行比较产生偏差信号（温度差），利用偏差 信号经过控制器（手臂）产生控制量（电阻丝两端的 电压），从而跟踪输入量，减小跟踪误差。 北京科技大学自动化学院控制系
控制系统的基本概念和原理 自动闭环控制：该系统中，炉温通过热电耦测量，并将 温度值转换为一个电压值U和给定炉温通过一个电位器 的电压值Ug反映。通过Ug与U的反向串接，就可以实 现人脑中的比较算法Ug-U=U。 () U的大小反映了 实测炉温与给定 炉温的差别，而 且它的正负决定 了执行机构— 电机的转向。执 行电机代替了人 -220N m 的手臂。 2023年7月24日4时47分 北京料技大学自动化学院控制系 13
2023年7月24日4时47分 13 控制系统的基本概念和原理 自动闭环控制：该系统中，炉温通过热电耦测量，并将 温度值转换为一个电压值Uf。给定炉温通过一个电位器 的电压值Ug反映。通过Ug与Uf的反向串接，就可以实 现人脑中的比较算法Ug－Uf＝ U。 U的大小反映了 实测炉温与给定 炉温的差别，而 且它的正负决定 了执行机构—— 电机的转向。执 行电机代替了人 的手臂。 北京科技大学自动化学院控制系
控制系统的基本概念和原理 扰动量 闭环控制结构图 给定量 偏差 输出量 2 3 1一控制器 2一执行机构 3一控制对象 反馈量 4 4一检测装置 反馈工作原理：发现偏差→消除偏差。 2023年7月24日4时47分 北京料技大学自功化学院控制系 14
2023年7月24日4时47分 14 控制系统的基本概念和原理 闭环控制结构图 1—控制器 2—执行机构 3—控制对象 4—检测装置 反馈工作原理：发现偏差→消除偏差。 北京科技大学自动化学院控制系