第一章 自动控制概述

1、自动控制原理大连理工大学软件学院王 洁QQ：2480857导弹发射架控制系统导弹的控制h 使导弹与目标间距离h (t) 逐渐减小并趋于零。高炮的控制俯仰角方位角机械手控制系统干粉砂浆自动控制系统前言授课对象自动化、电气、机械、通信、动力工程、化工等嵌入式系统工程授课内容概论系统的数学模型时域分析法频率特性法计算机控制系统MATLAB仿真第一章 自动控制概述控制：掌握住对象不使任意活动或超出范围，或使其按控制者的意愿活动。 （字典定义）控制：使装置或过程（对象）按给定规律运行，使被控变量按给定规律变化。（工程定义）自动控制：没有人直接操作的情况下，通过控制器使装置或过程自动的按照给定的规律运行，

2、使被控制量能按照给定的规律变化。系统：按照某些规律结合在一起的物体（元件）的组合，互相作用、互相依存，并能完成一定的任务。自动控制系统：能够实现自动控制的系统。1.1 引言被控制量：机械转速、位移，温度，压力，流量，物位，姿态，航向装置/过程：航天器，飞机，导弹，船舶，机床，机器人，化工生产过程自动控制原理：自动控制的基本理论分析、设计控制系统的基本方法经典控制理论 以传递函数为工具和基础 以频域法和根轨迹法为核心 研究单变量控制系统的分析与设计 20世纪50年代发展成熟现代控制理论 以状态空间方法为标志和基础 研究多变量控制系统的分析与设计1.2 自动控制的基本概念基本概念室温控制系统元件框

3、图控制对象1：被控制的装置、物理系统或过程。控制器2 ：对控制对象产生控制作用的装置。执行元件3 ：直接改变被控变量的元件。传感器或测量元件4 ：检测物理量并转换成另一种量。设定的室内温度放大器温差1234变量概念室温控制系统功能框图输入信号1 ：外加变量。输出信号2 ：系统或元件产生的变量。被控变量3 ：最关注的输出信号。控制变量4 ：控制器输出的信号，作用在对象上。反馈信号5 : 被控量经传感器变换并返回到输入端的信号，要与输入信号比较，产生偏差信号。指令输入、给定值6 ：被控量的希望值。参考输入信号7 ：代表指令输入与反馈信号比较的基准信号。偏差信号8 ：参考输入信号与反馈信号之差。扰动

4、信号9 ：不希望的外加信号。1,61,92,32,72,52,8由某一输入信号产生的输出信号称为对该输入信号的响应41.3 自动控制系统的分类1.3.1 开环控制与闭环控制按照控制方式和策略开环控制：输出信号只取决与输入信号，与输出无关。优点：系统结构和调试简单。缺点：抗干扰能力差。闭环控制：输出信号受到输入信号和输出信号自身（反馈信号）的作用。信号流线形成闭合回路。又称反馈控制。输出信号受偏差量控制。优点：精度高，抗干扰能力强。缺点：系统结构、设计和调试复杂，可能产生失控。1.3.2 伺服系统、定值控制系统和程序控制系统按照输入信号定值控制系统：输入是固定值。室温控制、电机转速、流量控制等伺

5、服系统：输入是时间的函数，变化规律常常未知。导弹发射、雷达天线、汽车控制系统等程序控制系统：输入信号按已知规律变化。数控机床、生产流水线、自动焊接是否满足叠加原理：线性系统与非线性系统。控制器是否使用计算机：计算机控制系统与模拟控制系统。控制对象范畴：运动控制系统与过程控制系统。系统参数是否随时间变化：定常系统与时变系统。1.3.3 控制系统的其它类型1.4 控制系统的组成及基本要求1.4.1 控制系统的基本组成控制元件：控制对象以外元部件统称控制元件。1.执行元件 直接带动控制对象和改变被控量。2.放大元件 放大信号。前置放大器与功率放大器。3.测量元件 检测一种物理量并按某种规律转换成另一

6、种量。传感器，变送器，敏感元件，检测元件。4.补偿元件（校正元件） 补充的元件。典型功能框图1.4.2 对控制系统的基本要求1.稳定性 受控，正常运行。最基本、最重要的要求。2.准确性 误差小。稳态精度，稳态性能。3.快速性与平稳性 过渡过程快速、平稳。动态性能。 控制系统的研究理解：建立系统的数学模型分析：探讨系统的性能设计：使系统满足性能指标要求学习资料教材梅晓榕，自动控制原理（第三版），科学出版社参考书胡寿松，自动控制原理简明教程，胡寿松资料下载/s/1c0msY1E作业习题 1-1习题 1-3习题 1-5考核方式平时成绩（40%）课后习题作业课堂Matlab仿真 纸质、每组一份（2人一组），考试前提交期末考试（60%）MATL