河北工业控制工程(6)汇编

1、本课程的研究对象和性质本课程的研究对象和性质 学习控制工程基础要解决的两个问题学习控制工程基础要解决的两个问题u 如何分析某个给定控制系统的工作原理、如何分析某个给定控制系统的工作原理、稳定性和过渡过程的品质；稳定性和过渡过程的品质；u如何根据实际需要来进行控制系统的设如何根据实际需要来进行控制系统的设计，并用机、电、液、光等设备加以实现。计，并用机、电、液、光等设备加以实现。 本课程教学安排总学时：总学时：48课堂教学学时：课堂教学学时：42，实验学时：，实验学时：6学时分配（含实验学时及习题课）：学时分配（含实验学时及习题课）： 第一章第一章 绪论绪论 6学时学时 (含含2学时实验）学时实

2、验） 第二章第二章 控制系统的数学模型控制系统的数学模型 8学时学时 第三章第三章 频率特性频率特性 10学时学时 (含含2学时实验）学时实验） 第四章第四章 系统的稳定性分析系统的稳定性分析 6学时学时 第五章第五章 时间响应及误差分析时间响应及误差分析 6学时学时 (含含2学时实验）学时实验） 第六章第六章 控制系统的根轨迹分析控制系统的根轨迹分析 4学时学时 第七章第七章 控制系统的综合与校正控制系统的综合与校正 4学时学时 第八章第八章 离散控制系统分析与校正离散控制系统分析与校正 2学时学时 总结复习总结复习 2学时学时 本课程（推荐）参考书目：1.高铁红等：高铁红等：工程控制基础工

3、程控制基础，计量出版社（，计量出版社（2010.7第二版）（教材）第二版）（教材）2.高铁红等：高铁红等：工程控制基础工程控制基础，计量出版社（，计量出版社（2006.6第一版）（教材）第一版）（教材）3.王显正等：王显正等：控制理论基础控制理论基础（第二版），科学出版社（第二版），科学出版社4.杨叔子主编：杨叔子主编：机械工程控制基础机械工程控制基础，华中理工大学出，华中理工大学出版社版社5.朱骥北等：朱骥北等：机械控制工程基础机械控制工程基础，机械工业出版社，机械工业出版社6.胡寿松等：胡寿松等：自动控制原理自动控制原理，科学出版社，科学出版社7.绪方胜彦著、卢伯英等译：绪方胜彦著、卢伯英

4、等译：现代控制工程现代控制工程，科学出，科学出版社版社8.董景新等：董景新等：控制工程基础控制工程基础，清华大学出版社，清华大学出版社9.王积伟等：王积伟等：控制工程基础控制工程基础，高等教育出版社，高等教育出版社主要内容（教材） n第一章第一章 绪论绪论 n第二章第二章 控制系统的数学模型控制系统的数学模型 n第三章第三章 频率特性频率特性 n第四章第四章 控制系统的稳定性分析控制系统的稳定性分析 n第五章第五章 控制系统的时间响应及稳态误差分析控制系统的时间响应及稳态误差分析 n第六章第六章 控制系统的根轨迹分析控制系统的根轨迹分析 n第七章第七章 控制系统的综合与校正控制系统的综合与校正

5、 n第八章第八章 离散控制系统分析与校正离散控制系统分析与校正 控制工程基础第一节第一节 概述概述 第二节第二节 控制系统的基本概念控制系统的基本概念 第三节第三节 控制系统的基本类型控制系统的基本类型 第四节第四节 对控制系统的基本要求对控制系统的基本要求 第五节第五节 循序渐进学习示例循序渐进学习示例 第一章 绪论第一节第一节 概述概述n一、控制工程研究的主要内容一、控制工程研究的主要内容 n二、控制理论的发展二、控制理论的发展 n三、控制理论在工程中的应用三、控制理论在工程中的应用 n四、控制理论的特点与学习方法四、控制理论的特点与学习方法 一、控制工程研究的主要内容（1）控制工程是一门

6、新兴技术科学，也是一门控制工程是一门新兴技术科学，也是一门边缘科学，它的理论基础是控制理论。边缘科学，它的理论基础是控制理论。主要研究有关自动控制和系统动力学的基主要研究有关自动控制和系统动力学的基础理论及其在工程中的应用。础理论及其在工程中的应用。一、控制工程研究的主要内容（2）工程控制理论的实质是研究工程技术中广义系工程控制理论的实质是研究工程技术中广义系统的动力学问题统的动力学问题工程技术中的广义系统在工程技术中的广义系统在一定的外界条件一定的外界条件( (输入或激励，包括外加控制与输入或激励，包括外加控制与外加干扰外加干扰) )作用下，从一定的初始状态出发，所作用下，从一定的初始状态出

7、发，所经历的由其内部的固有特性经历的由其内部的固有特性( (由系统的结构与参由系统的结构与参数所决定的特性数所决定的特性) )所决定的整个动态历程。所决定的整个动态历程。研究这一系统及其输入、输出三者之间的动态研究这一系统及其输入、输出三者之间的动态关系。关系。系统输入输入输出输出二、控制理论的发展(1)控制理论的产生可以追朔到控制理论的产生可以追朔到17881788年瓦特为控年瓦特为控制蒸汽机速度而发明的制蒸汽机速度而发明的蒸汽机蒸汽机图图1-11-1)。18681868年，英国物理学家马克斯威尔发表了第年，英国物理学家马克斯威尔发表了第一篇关于一篇关于“论调速器论调速器”的文章，首先提出了

8、的文章，首先提出了“反馈控制反馈控制”的概念。的概念。18841884年和年和18951895年年, ,劳斯和霍尔维茨把马克斯威劳斯和霍尔维茨把马克斯威尔的理论扩展到用高阶微分方程描述的更为尔的理论扩展到用高阶微分方程描述的更为复杂的系统，并分别提出了两种著名的复杂的系统，并分别提出了两种著名的代数代数稳定性判据稳定性判据。19321932年奈奎斯特研制出电子管振荡器，同时年奈奎斯特研制出电子管振荡器，同时提出了著名的提出了著名的NyquistNyquist稳定性判据稳定性判据。 蒸气机离心调速器原理图蒸气机离心调速器原理图二、控制理论的发展（2）1948年美国数学家维纳出版了著名的年美国数学

9、家维纳出版了著名的控制控制论论关于在动物和机器中控制和通讯的科学关于在动物和机器中控制和通讯的科学一书，他揭示了无论机器系统、生命系统甚至一书，他揭示了无论机器系统、生命系统甚至社会和经济系统中，都存在一个共同本质的特社会和经济系统中，都存在一个共同本质的特点，它们都是通过点，它们都是通过信息的信息的传递传递、处理处理、反馈反馈这三个要素来进行控制，这就是控制论的中心这三个要素来进行控制，这就是控制论的中心思想思想。1950年伊万斯提出的根轨迹法提供了寻找特年伊万斯提出的根轨迹法提供了寻找特征方程根的比较简易的图解方法，至此，形成征方程根的比较简易的图解方法，至此，形成了完整的经典控制理论。了

10、完整的经典控制理论。二、控制理论的发展（3）著名科学家钱学森从控制论这一总题目中，把著名科学家钱学森从控制论这一总题目中，把已被当时科学技术和工程实践所证明的部分分已被当时科学技术和工程实践所证明的部分分离出来，创立了离出来，创立了“工程控制论工程控制论”，并于，并于1954年出版了年出版了工程控制论工程控制论这一名著，这对控制这一名著，这对控制理论的发展与应用起到了很大的推动作用。理论的发展与应用起到了很大的推动作用。 工程控制论、生物控制论、社会控制论、工程控制论、生物控制论、社会控制论、人工智能被现代公认是人工智能被现代公认是控制论控制论理论创建以理论创建以来发展最突出的四大拓展成果，就

11、定量分析和来发展最突出的四大拓展成果，就定量分析和定性分析相结合上，用系统思想方法指导工程定性分析相结合上，用系统思想方法指导工程设计上看，唯有钱学森的设计上看，唯有钱学森的工程控制论工程控制论在理在理论上最完美成熟。论上最完美成熟。 二、控制理论的发展（4）二、控制理论的发展（5）控制理论发展的三个阶段： u经典控制论阶段（经典控制论阶段（2020世纪世纪40405050年代年代） 以微分方程和传递函数为基础，主要研究以微分方程和传递函数为基础，主要研究SISOSISO控制系统的分析和设计，控制系统的分析和设计，对线性定常系统成熟而有效。对线性定常系统成熟而有效。 u现代控制论阶段（现代控制

12、论阶段（2020世纪世纪60607070年代年代） 随着计算机技术的发展和空间技术的进步，产生了把经典控制论中的高随着计算机技术的发展和空间技术的进步，产生了把经典控制论中的高阶常微分方程转化为一阶微分方程组来描述系统的方法阶常微分方程转化为一阶微分方程组来描述系统的方法状态空间法，状态空间法，可以解决可以解决MIMOMIMO问题，对非线性、时变系统也有效，是自适应控制、自学问题，对非线性、时变系统也有效，是自适应控制、自学习控制、最优控制、最优滤波的基础。习控制、最优控制、最优滤波的基础。控制论阶段（控制论阶段（2020世纪世纪7070年代年代 ） 控制论向着控制论向着“大系统理论大系统理论

13、”和和“智能控制论智能控制论”发展。发展。1、军事（飞机方向控制军事（飞机方向控制、 火炮控制、军舰航行火炮控制、军舰航行控制等）；控制等）；2、数控机床、加工中心、数控机床、加工中心 ；3、机器人、机器人 ；4、机电一体化系统、机电一体化系统(打印机、扫描仪、数码相机等打印机、扫描仪、数码相机等）；）；5、动态测试；、动态测试；6、机械动力系统性能分析；、机械动力系统性能分析；7、液压系统的动态特性分析；、液压系统的动态特性分析；8、生产过程控制。、生产过程控制。三、控制理论在工程中的应用飞机方向控制机床（加工中心控制）机器人控制密歇根大学的机械手装配模型密歇根大学的机械手装配模型香港理工香

14、港理工AGV模型模型四、控制理论的特点与学习方法n本课程特点：本课程特点： 比较抽象；起点高；系统性强比较抽象；起点高；系统性强n学习本门课程应以新的视角分析和考虑问题。学习本门课程应以新的视角分析和考虑问题。n学习本门课程要能以学习本门课程要能以系统系统的而不是孤立的、的而不是孤立的、动动态态的而不是静止的观点和方法来思考和解决问的而不是静止的观点和方法来思考和解决问题。题。n掌握控制理论的掌握控制理论的基本概念基本概念、基本理论基本理论和和基本方基本方法法并注意并注意结合实际结合实际，为解决工程中的控制问题，为解决工程中的控制问题打下基础。打下基础。Coming soonNext Sect

15、ion第二节第二节 控制系统的基本概念控制系统的基本概念n一、控制系统的基本工作原理一、控制系统的基本工作原理 n二、开环、闭环和复合控制系统二、开环、闭环和复合控制系统 n三、闭环控制系统的基本组成三、闭环控制系统的基本组成 一、控制系统的基本工作原理（一、控制系统的基本工作原理（1）n系统：系统：由相互制约的各个部分组成的具有一定由相互制约的各个部分组成的具有一定功能的整体。功能的整体。n自动控制系统：自动控制系统：能够进行自动控制的一整套设能够进行自动控制的一整套设备或装置。通常由备或装置。通常由控制器（控制装置）控制器（控制装置）和和被控被控对象对象两大部分组成。两大部分组成。 n被控

16、对象：被控对象：系统中需要加以控制的机器、设备系统中需要加以控制的机器、设备或生产过程；或生产过程； n控制器：控制器：能够对被控对象产生控制作用的设备能够对被控对象产生控制作用的设备的总体。的总体。n控制系统的任务：控制系统的任务：使被控制对象的物理量按照使被控制对象的物理量按照预先给定的控制规律变化。预先给定的控制规律变化。一、控制系统的基本工作原理（2）请同学们想一想身边的自动控制系统的例子。被控对象被控对象控制器控制器一、控制系统的基本工作原理（3）n实现自动控制的优点：实现自动控制的优点：温度温度一、控制系统的基本工作原理（一、控制系统的基本工作原理（4 4）被控对象被控制量一、控制

17、系统的基本工作原理（一、控制系统的基本工作原理（5 5）一、控制系统的基本工作原理（一、控制系统的基本工作原理（6 6）不论采用人工控制还是自动控制都具有以下共同点：不论采用人工控制还是自动控制都具有以下共同点： 要要检测检测被控制量的实际值；被控制量的实际值； 被控制量的实际值要与给定值进行被控制量的实际值要与给定值进行比较比较得出偏差得出偏差值；值； 要用偏差值产生控制调节作用再去要用偏差值产生控制调节作用再去消除偏差消除偏差。检测偏差，消除偏差检测偏差，消除偏差u实现基本控制的三个步骤实现基本控制的三个步骤一、控制系统的基本工作原理（一、控制系统的基本工作原理（7 7）l反馈反馈是指对系

18、统的被控制量进行测量，并加以处理（取其一是指对系统的被控制量进行测量，并加以处理（取其一部分或全部、或其函数等）后，再返回输入端与系统的给定部分或全部、或其函数等）后，再返回输入端与系统的给定量进行比较的过程。量进行比较的过程。l如果反馈量对给定量起增强作用，则称如果反馈量对给定量起增强作用，则称正反馈正反馈；反之，如果；反之，如果反馈量对给定量起减弱作用，则称反馈量对给定量起减弱作用，则称负反馈负反馈。控制系统多采用。控制系统多采用负反馈负反馈。l基于负反馈的基于负反馈的“检测偏差并用以消除偏差检测偏差并用以消除偏差”的控制原理，称的控制原理，称为为反馈控制原理，反馈控制原理，利用反馈控制原

19、理组成的系统称为利用反馈控制原理组成的系统称为反馈控反馈控制系统制系统。l反馈控制是自然界中一切物体控制的自身运动的基本规律之反馈控制是自然界中一切物体控制的自身运动的基本规律之一，可以实现复杂而精确的控制；如人和动物（为寻求目标）一，可以实现复杂而精确的控制；如人和动物（为寻求目标）的行走、汽车驾驶过程、导弹控制过程等。的行走、汽车驾驶过程、导弹控制过程等。 u反馈控制原理反馈控制原理一、控制系统的基本工作原理（一、控制系统的基本工作原理（8 8）固有反馈是指固有反馈是指没有外加的检测装置，但没有外加的检测装置，但是，变量与变量之间相互制约，构成了是，变量与变量之间相互制约，构成了闭合的因果

20、关系。闭合的因果关系。 例如例如机械传动系统、机械加工系统、机械传动系统、机械加工系统、直流电机系统直流电机系统等。从控制理论的角度，等。从控制理论的角度，它们都是一个反馈控制过程，因而都可它们都是一个反馈控制过程，因而都可以用控制理论加以解决。以用控制理论加以解决。u固有反馈（内在反馈）固有反馈（内在反馈）一、控制系统的基本工作原理（一、控制系统的基本工作原理（9 9） u职能方框图职能方框图 图图1-4 恒温箱温度自动控制系统职能方框图恒温箱温度自动控制系统职能方框图一、控制系统的基本工作原理（一、控制系统的基本工作原理（1010）l 输出量输出量（或称输出信号、被控制量）：是指控制系统中

21、（或称输出信号、被控制量）：是指控制系统中需要加以控制的物理量。系统的输出量常用符号需要加以控制的物理量。系统的输出量常用符号xo(t)表示。表示。l 输入量输入量（或称输入信号、给定值、给定量）：是指输入（或称输入信号、给定值、给定量）：是指输入给控制系统用以控制输出量变化规律的物理量它作用于系统给控制系统用以控制输出量变化规律的物理量它作用于系统输入端，直接地或间接地表示系统输出量的期望值（给定值输入端，直接地或间接地表示系统输出量的期望值（给定值）。系统的输入量常用符号）。系统的输入量常用符号xi(t)表示表示.l 扰动量扰动量（或称扰动信号）：指那些能使输出量偏离预定（或称扰动信号）：

22、指那些能使输出量偏离预定要求（期望值）的意外干扰因素。要求（期望值）的意外干扰因素。l 反馈量反馈量（或称反馈信号）：是指把输出量取出并直接或（或称反馈信号）：是指把输出量取出并直接或经转换以后送回到输入端与输入信号进行比较的物理量。经转换以后送回到输入端与输入信号进行比较的物理量。u控制系统中常用的概念和术语控制系统中常用的概念和术语 绘制职能方框图举例：这是一个具有负反馈的闭环控制系统。这是一个具有负反馈的闭环控制系统。 输入量（控制量）：希望的液面高度输入量（控制量）：希望的液面高度 输出量（被控制量）：实际液面高度输出量（被控制量）：实际液面高度 扰动量：流量的变化（出水截门打开导致的

23、流量的变化）扰动量：流量的变化（出水截门打开导致的流量的变化） 被控对象：水箱被控对象：水箱 To be continued (Sep.6c)二、开环、闭环和复合控制系统u 控制系统按其有无反馈作用和反馈作用控制系统按其有无反馈作用和反馈作用的方式可分为三类：的方式可分为三类：u如果系统的输出量和输入量之间没有反如果系统的输出量和输入量之间没有反馈作用，输出量对系统的控制过程不发馈作用，输出量对系统的控制过程不发生影响时，这样的系统称为生影响时，这样的系统称为开环控制系开环控制系统统。如自动印像机、自动洗衣机、普通如自动印像机、自动洗衣机、普通机床的运动等。机床的运动等。 u图图1-5是数控线

24、切割机的进给系统是数控线切割机的进给系统.数控线切割机的进给系统示意图数控线切割机的进给系统示意图数控线切割机的进给系统控制过程数控线切割机的进给系统控制过程（1）根据图纸设定根据图纸设定x方向位移；方向位移；（2）把此数据输入机床控制器中；在控制器中把此数据输入机床控制器中；在控制器中把工作台行程换算成当量脉冲。把工作台行程换算成当量脉冲。（3）按计算所得脉冲数（电压信号）输给步进按计算所得脉冲数（电压信号）输给步进电机。电机。（4）步进电机输出转角通过减速齿轮传给丝杠。步进电机输出转角通过减速齿轮传给丝杠。 （5）丝杠输出，通过螺母传给工作台，工作台丝杠输出，通过螺母传给工作台，工作台输出

25、直线运动。输出直线运动。 数控线切割机开环控制系统职能方框图数控线切割机开环控制系统职能方框图控制器控制器被控对象被控对象 输入量输入量输出量输出量n图图1-6 开环控制系统的职能方框图开环控制系统的职能方框图xoxi 开环控制系统优缺点：开环控制系统优缺点：（1）结构简单，成本低。（2）动作快，较稳定。（3）有了误差无法自动调整。2. 闭环控制系统控制器控制器被控对象被控对象 输入量输入量输出量输出量反馈元件反馈元件 数控线切割机床工作台进给闭环控制系统数控线切割机床工作台进给闭环控制系统请同学自己绘制该闭环系统的职能方框图。n1比较环节；比较环节；2放大器；放大器；3测速电机；测速电机；4

26、直流伺服电机；直流伺服电机；n5滚珠丝杠；滚珠丝杠；6工作台；工作台；7直线位移测量装置；直线位移测量装置；8放大器放大器液压伺服系统液压伺服系统输出量：液输出量：液压缸缸体直压缸缸体直线位移线位移输入量：伺输入量：伺服阀阀芯直服阀阀芯直线位移线位移给给定定装装置置放放大大器器舵机舵机飞机飞机 反馈反馈 电位器电位器 垂直垂直陀螺仪陀螺仪i扰动扰动俯仰角控制系统方框图俯仰角控制系统方框图飞机俯仰控制系统方框图飞机俯仰控制系统方框图（1）可以自动的纠正和补偿输出量误）可以自动的纠正和补偿输出量误差，提高控制精度。差，提高控制精度。 （2）结构复杂，成本高。）结构复杂，成本高。（3）参数选择不当将

27、会引起闭环控）参数选择不当将会引起闭环控制系统振荡，甚至不能工作。制系统振荡，甚至不能工作。控制器控制器被控对象被控对象 输入量输入量输出量输出量反馈元件反馈元件 u实质上是在闭环控制系统的基础上，用实质上是在闭环控制系统的基础上，用开环通路提供一个补偿的输入作用。开环通路提供一个补偿的输入作用。u这种系统兼有开环和闭环两种系统的优点，因而可大大提高系统的性能。图图1-9 复合控制系统复合控制系统控制器控制器被控对象被控对象 输入量输入量输出量输出量反馈元件反馈元件 给定元件给定元件、反馈元件反馈元件( (检测元件检测元件) )、比较元件比较元件、放大变换元件放大变换元件、执行元件执行元件（驱

28、动元件）、（驱动元件）、被控被控对象对象、校正元件校正元件（校正装置）（校正装置） 输入量输入量x xi i输出量输出量x xo o主反馈主反馈局部反馈局部反馈偏差信号偏差信号e e主反馈信号主反馈信号x xb b给定元件给定元件放大元件放大元件 执行元件执行元件反馈元件反馈元件被控对象被控对象比较元件比较元件+-串联校正元件串联校正元件 + -并联校正元件并联校正元件u给定元件给定元件n用来产生控制信号或输入信号（输用来产生控制信号或输入信号（输入量）的元件。入量）的元件。n例如数控机床进给系统的输入装置、例如数控机床进给系统的输入装置、恒温箱恒温箱控制系统的给定电位器就是控制系统的给定电位

29、器就是给定元件。给定元件。u反馈元件反馈元件(检测元件检测元件)n用来测量（输出量）被控制量的实用来测量（输出量）被控制量的实际值，并经过处理，转换为与输出际值，并经过处理，转换为与输出量有一定函数关系的反馈量的元件。量有一定函数关系的反馈量的元件。n检测元件大多是将非电量转换为电检测元件大多是将非电量转换为电量的元件（比如恒温箱的量的元件（比如恒温箱的热电偶热电偶）。）。n它是用来对输入信号和反馈信号进行比它是用来对输入信号和反馈信号进行比较，得出偏差信号的元件。较，得出偏差信号的元件。n比较元件实际上是信号综合环节（可以比较元件实际上是信号综合环节（可以相减或相加），它往往不是一个专门的相

30、减或相加），它往往不是一个专门的物理元件，有时也叫比较环节。物理元件，有时也叫比较环节。n例如：例如：离心调速器的离心调速器的套筒套筒比较机构、比较机构、恒恒温箱温箱自动控制系统中的比较电路等。自动控制系统中的比较电路等。u比较元件比较元件u放大变换元件放大变换元件n它接收放大变换元件发出的控制信它接收放大变换元件发出的控制信号，直接驱动被控对象工作，使输号，直接驱动被控对象工作，使输出量按照预期的规律运行。出量按照预期的规律运行。n例如前述例子中的调压器、直流电例如前述例子中的调压器、直流电机等均为此类元件。机等均为此类元件。n它是控制系统需要进行控制的装置、它是控制系统需要进行控制的装置、

31、设备或过程等。被控对象中要进行设备或过程等。被控对象中要进行控制的物理量或参数称为被控制量控制的物理量或参数称为被控制量（输出量）。（输出量）。n例如前述例子中的蒸汽机、恒温箱例如前述例子中的蒸汽机、恒温箱等均为被控对象等均为被控对象 。n它是为改善系统的性能而加入系统中的它是为改善系统的性能而加入系统中的辅助元件（装置），而不是闭环控制系辅助元件（装置），而不是闭环控制系统必须具有的元件（装置）。统必须具有的元件（装置）。n串联在系统前向通道内的校正元件称为串联在系统前向通道内的校正元件称为串联校正装置；接成反馈形式的校正元串联校正装置；接成反馈形式的校正元件称为并联校正装置。件称为并联校正

32、装置。n常用的电子调节器、测速发电机等均可常用的电子调节器、测速发电机等均可作为此类元件。作为此类元件。Coming soonNext Section第三节 控制系统的基本类型1. 恒值控制系统恒值控制系统（自动调节系统）（自动调节系统）2. 程序控制系统程序控制系统 3. 随动系统随动系统4. 连续控制系统连续控制系统 5. 离散控制系统离散控制系统控制器控制器被控对象被控对象 输入量输入量输出量输出量反馈元件反馈元件 1.1.恒值控制系统（自动调节系统）恒值控制系统（自动调节系统）n这类系统的输入量是变化的，且变化这类系统的输入量是变化的，且变化规律是预先确定了的已知的时间函数。规律是预先

33、确定了的已知的时间函数。系统的任务是使输出量按预先给定的系统的任务是使输出量按预先给定的规律（程序）变化规律（程序）变化。n例如，数控线切割机床进给系统、热例如，数控线切割机床进给系统、热处理炉温控制系统等都属于此类。处理炉温控制系统等都属于此类。3. 随动系统随动系统n这类系统的输入量是变化规律预先不能确这类系统的输入量是变化规律预先不能确定的任意时间函数，系统的任务是定的任意时间函数，系统的任务是保证输保证输出量以一定精度跟随输入量的变化出量以一定精度跟随输入量的变化，并能，并能克服各种干扰因素的影响，准确地复现输克服各种干扰因素的影响，准确地复现输入信号的变化规律，即输入量是随机的，入信

34、号的变化规律，即输入量是随机的，而输出量是随动的（随动系统在工业领域而输出量是随动的（随动系统在工业领域又称为伺服系统）。又称为伺服系统）。n一般电器随动系统如下：一般电器随动系统如下：4. 连续控制系统连续控制系统控制器控制器被控对象被控对象 输入量输入量输出量输出量反馈元件反馈元件 n系统中的运动状态和各个部分所传输系统中的运动状态和各个部分所传输的信号都是连续变化的模拟量的系统的信号都是连续变化的模拟量的系统称为称为连续控制系统连续控制系统。n前述的前述的离心调速器离心调速器、恒温箱温度控制、恒温箱温度控制系统、液压伺服系统等大多数的闭环系统、液压伺服系统等大多数的闭环控制系统都属于此类

35、。控制系统都属于此类。5. 离散控制系统离散控制系统(1)n系统中某一处（或几处）信号是以脉冲序系统中某一处（或几处）信号是以脉冲序列或数码的形式传递的系统称为列或数码的形式传递的系统称为。n若用采样开关（采样器）将连续信号转换为脉若用采样开关（采样器）将连续信号转换为脉冲形式的系统，称为冲形式的系统，称为；n若用模数（若用模数（A/D）转换器将连续信号转换为数）转换器将连续信号转换为数字信号并用数字控制器或数字计算机进行控制字信号并用数字控制器或数字计算机进行控制和信号处理的系统，称为和信号处理的系统，称为。n离散系统在分析问题的方法上与连续系统离散系统在分析问题的方法上与连续系统有明显不同

36、；有明显不同；n连续系统用连续系统用来描述系统的运动状来描述系统的运动状态，可采用态，可采用方法研究系统的方法研究系统的特性；特性；n而离散系统用而离散系统用来描述系统的运动来描述系统的运动状态，可采用状态，可采用研究系统的动态特研究系统的动态特性。性。Coming soonNext Section快速性快速性稳定性稳定性准确性准确性基本要求基本要求第四节第四节 对控制系统的基本要求对控制系统的基本要求n控制系统能够控制系统能够正常工作的首要条件正常工作的首要条件是系统必须稳定是系统必须稳定，这是对控制系统，这是对控制系统提出的最基本的要求。提出的最基本的要求。n系统系统稳定性是系统本身的一种

37、特性稳定性是系统本身的一种特性，由系统的结构及组成元件的参数所由系统的结构及组成元件的参数所决定。决定。 稳稳 定定 性（性（2 2）n如果在输入量的作用下系统的输出如果在输入量的作用下系统的输出量能够达到一个新的平衡状态或扰量能够达到一个新的平衡状态或扰动量去掉以后系统的输出量能够恢动量去掉以后系统的输出量能够恢复到原来的平衡状态，则系统是稳复到原来的平衡状态，则系统是稳定的。定的。不稳定系统的时间响应曲线不稳定系统的时间响应曲线稳稳 定定 性（性（3 3）n系统稳定性包括两方面的含义：系统稳定性包括两方面的含义： n一是系统是稳定的，这就是系统的一是系统是稳定的，这就是系统的绝对绝对稳定性稳定性，前面定义的稳定性就是这个含，前面定义的稳定性就是这个含义；义；n二是系统稳定性的程度，即二是系统稳定性的程度，即相对稳定性。相对稳定性。准确性准确性n控制系统的控制系统的准确性准确性是用系统的是用系统的稳态误稳态误差差来衡量的。来衡量的。n稳态误差稳态误差n稳态误差稳态误差是衡量系统工作性能