一意论 1.1一般念 12基本制方式 13控制票统的类型 14对控制系统的基冲要求 Prr Eno
第一章 绪论 1.1 一般概念 1.2 基本控制方式 1.3 控制系统的类型 1.4 对控制系统的基本要求 End
11引言 控制系统的发展史 自动控制成为一门科学是从1945发展起来的。 开始多用于工业:医力、温度、流量、位移、湿度、黏度自动控 后来进入军事领嫣:飞机自动驾驶、火炮自动跟踪、导弹、卫星 宇窗飞船自动制 目前渗到更多领:大系统、突通管理、國书管理等 生物学系统:生物制论、渡斯倾假肢、人造器官 经济系统:棋拟经济管理过程、经济控制论 四个阶段
1.1 引言 一.控制系统的发展史 自动控制成为一门科学是从1945发展起来的。 • 开始多用于工业：压力、温度、流量、位移、湿度、粘度自动控 制 • 后来进入军事领域：飞机自动驾驶、火炮自动跟踪、导弹、卫星、 宇宙飞船自动控制 • 目前渗透到更多领域：大系统、交通管理、图书管理等 • 生物学系统：生物控制论、波斯顿假肢、人造器官 • 经济系统：模拟经济管理过程、经济控制论 四个阶段:
1胚胎萌芽期(1945年以前) 十…世纪以后,蒸汽机的使用提出了调速稳定等问题 1765年儒国人渡尔阻诺夫发明了锅炉水位调节器 1784军英国人瓦特发明了调速器,蒸汽机离心式调速器 1877年产生了古氏判据和斯稳定判据 十九世纪前半叶,动力使用了发电机、电动机 促进了水利、水电站的遥终和程控的发属以及电压、电流的自动调嵌技 术的发 十九世纪末,二十世纪初,使用燃机 促选了飞机、汽车、鉛舶、机器制造业和石油工业的发展,产生了伺服 控制和过程制 °二十世纪初第二次世界大战,军事工业发展很快 飞机、雷达、火炮上的伺服机构,总结了自动调节技术及反馈放大器技 术,搭起了经典制理论的架子,但还没有形成学
1.2 1.3 1.4 1.胚胎萌芽期（1945年以前） •十八世纪以后，蒸汽机的使用提出了调速稳定等问题 1765年俄国人波尔祖诺夫发明了锅炉水位调节器 1784年英国人瓦特发明了调速器，蒸汽机离心式调速器 1877年产生了古氏判据和劳斯稳定判据 •十九世纪前半叶，动力使用了发电机、电动机 促进了水利、水电站的遥控和程控的发展以及电压、电流的自动调节技 术的发展 •十九世纪末，二十世纪初，使用内燃机 促进了飞机、汽车、船舶、机器制造业和石油工业的发展，产生了伺服 控制和过程控制 •二十世纪初第二次世界大战，军事工业发展很快 飞机、雷达、火炮上的伺服机构，总结了自动调节技术及反馈放大器技 术，搭起了经典控制理论的架子，但还没有形成学科
2经典控制理论时期(1940-1960) 1q45年美国人Bode网络分祈与放大器的设计”,奠定了控制理论的基础。 50年代趋于成熟 主要内客 对单输入单输出系統进行分祈,采用频率法、很轨迹法、智平面法、描迹 函数法;讨论系统稳定性的代数和几何判据以及被正网络等 3.现代控制理论时期(50年代末-60年代初) 空间技术的发展提出了许多复杂控制问题,用导弹、人造卫星和宇窗飞 船上 Kalman“控制系统的一般理论”奠定了现代制理论的基础 解决多输入、多输出、时变参数、高精度复杂系统的控制问题 4.大系统和智能控制时期(70年代) 各学科互渗遹,要分祈的系统越来越大,越来越复杂。例人工智能、馍 拟人的人脑功能、饥器人等
2.经典控制理论时期（1940-1960） 1945年美国人Bode “网络分析与放大器的设计”，奠定了控制理论的基础。 50年代趋于成熟 主要内容 对单输入单输出系统进行分析，采用频率法、根轨迹法、相平面法、描述 函数法；讨论系统稳定性的代数和几何判据以及校正网络等 3.现代控制理论时期（50年代末-60年代初） 空间技术的发展提出了许多复杂控制问题，用于导弹、人造卫星和宇宙飞 船上 Kalman “控制系统的一般理论”奠定了现代控制理论的基础 解决多输入、多输出、时变参数、高精度复杂系统的控制问题 4.大系统和智能控制时期 （70年代） 各学科相互渗透，要分析的系统越来越大，越来越复杂。例人工智能、模 拟人的人脑功能、机器人等
二.自动控制要解决的基本问题 自动控制是使一个或一些被控制的物 理量按照另一个物理量即控制量的变化而 变化或保持恒定,一般地说如何使控制量 按照给定量的变化规律变化,就是一个控 制糸统要解决的基本问题
二.自动控制要解决的基本问题 自动控制是使一个或一些被控制的物 理量按照另一个物理量即控制量的变化而 变化或保持恒定，一般地说如何使控制量 按照给定量的变化规律变化，就是一个控 制系统要解决的基本问题
1一般概念 12131.4 >何谓控制动画:液位自动控制 >何谓自动控制:是指在附石A直接参与的冬下利用控制 装置使被控对 >自动控制系统: ②「手动控制进行自动控 制的系统, >自动控制理论 ②② 被控对象:指S)5程。被控对 象是控制系统的 电冰箱等。 控制装置:则指w JH“9 有测量变 换部件、放大部件和执行装置。 被控量:指被控对象中要求保持给定值、要按给定规律变化的 物理量。被控量又称输出量,输出信号。 给定值:是作用于自动控制系统的输入端并作为控制依据的物 理量。给定值又称输入信号、输入指令、参考输入。 干扰量:除给定值之外,凡能引起被控量变化的因素,都是干 扰。干扰又称扰动。动画:实际控制
➢ 何谓控制 ➢ 何谓自动控制：是指在没有人直接参与的条件下，利用控制 装置使被控对象按照预定的技术要求进行工作。 ➢ 自动控制系统：是指能够对被控对象的工作状态进行自动控 制的系统，它由被控对象和控制装置组成。 ➢ 自动控制理论所研究的问题 1.1 一般概念 •被控对象 ：指需要给以控制的机器、设备或生产过程。被控对 象是控制系统的主体，例如火箭、锅炉、机器人、电冰箱等。 •控制装置: 则指对被控对象起控制作用的设备总体，有测量变 换部件、放大部件和执行装置。 •被控量 ：指被控对象中要求保持给定值、要按给定规律变化的 物理量。被控量又称输出量、输出信号。 •给定值 ：是作用于自动控制系统的输入端并作为控制依据的物 理量。给定值又称输入信号、输入指令、参考输入。 •干扰量 ：除给定值之外，凡能引起被控量变化的因素，都是干 扰。干扰又称扰动。 动画： 1.2 1.3 1.4 液位自动控制 手动控制 动画： 实际控制
12控恻泉基本控创方式 1.11.31.4 开环控制 开环控制系統的方框图 闭环控制 扰动 °复合控制 输入量 输出量 控制装置 受控对象 日温度计 调压器 扰动量 输入量 加热 电炉输出量 调压器 热阻丝 (手柄位置) 电阻丝 恒温箱(温度) 控制装置 受控对象 220v (a)原理图 (b)方块图
温度计 加热电阻丝 调压器 u (a) 原理图 ~220V 输出量 (手柄位置) 输入量 调压器 加热 电阻丝 电炉 恒温箱 受控对象 (温度) 扰动量 (b) 方块图 控制装置 1.2 控制系统基本控制方式 扰动 输入量 输出量 控制装置 受控对象 •开环控制系统的方框图 •闭环控制 •复合控制 1.1 1.3 1.4 •开环控制
开环控制 扰动量 GT 给定信号触发L晶闸管可 输出量 日烹②(电)几 控整流器电动机 (转速) 控制装置 受控对象 (a)原理图 (b)方块图 控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系。 °前馈控制(开环) 电压 电阻 扰动 负载 放大 R 山放大上给定你触发晶俪管可电动n n 器」控整流器机被控量 (a)原理图 (b)方块图
ug u M do GT V + - (a) 原理图 给定信号 (电压) 触发 器 电动机 受控对象 输出量 (转速) 扰动量 (b) 方块图 控制装置 晶闸管可 控整流器 + + - ug udo M i ui n (a) 原理图 R 放大 器 负载 给定信号 ug 被控量 扰动 i n ui (b) 方块图 电压 放大 电阻 R 触发 器 晶阐管可 控整流器 电动 机 •控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系。 •开环控制 •前馈控制(开环)