自动控制原理 胡松涛 第一章课件

Xi’anPolytechnicUniversity自动控制原理

电子信息学院控制系郭亚青2/2/20231第一章自动控制的一般概念

自动控制原理运动控制过程控制计算机控制控制系统仿真现代控制理论——学科基础课！课程性质2/2/20232第一章自动控制的一般概念获得自动控制系统的基本理论；掌握分析和综合自动控制系统的基本方法；具有初步的系统实验基本技能；为设计自动控制系统打下坚实的基础。课程任务2/2/20233第一章自动控制的一般概念理论性很强，同时注重结合工程实践。微积分（含微分方程）电机与拖动模拟电子技术线性代数电路理论信号与系统自动控制理论复变函数、拉普拉斯变换大学物理（力学、热力学）课程特点2/2/20234第一章自动控制的一般概念听记做课程要求2/2/20235第一章自动控制的一般概念总学时80，其中理论68，实验12一、自动控制的一般概念（２）二、控制系统的数学模型（８）三、线性系统的时域分析法（１0）四、线性系统的根轨迹法（８+2）五、线性系统的频域分析法（12）六、线性系统的校正方法（6+2）七、线性离散系统的分析与校正（8）八、非线性控制系统分析（6+2+2）

课时安排2/2/20236第一章自动控制的一般概念控制器减速器电动机电位器浮子用水开关Q2Q1cifSM1-1自动控制的基本原理与方式

1-1.1自动控制技术及其应用(1)2/2/20237第一章自动控制的一般概念自动控制——是指没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（被控对象）的某个工作状态或参数（被控量）自动地按照预定的规律（给定量）运行。自动控制系统＝被控对象＋控制器被控量（输出量）给定量（输入量）扰动量：①影响被控量②不希望，却无法避免。1-1.1自动控制技术及其应用(2)2/2/20238第一章自动控制的一般概念公元前我国的自动计时漏壶公元132年张衡研制的候风地动仪1-1.2自动控制科学(1)2/2/20239第一章自动控制的一般概念公元235年马钧研制出能自动指示方向的指南车

1-1.2自动控制科学(2)2/2/202310第一章自动控制的一般概念1-1.2自动控制科学(3)1788年英国Watt发明的控制蒸汽机速度的离心式调速器

2/2/202311第一章自动控制的一般概念1913年美国建成最早的汽车装配流水线1952年美国MIT研制出第一台数控机床

1-1.2自动控制科学(4)2/2/202312第一章自动控制的一般概念1954年第一台工业机器人

1981年美国“哥伦比亚”号航天飞机首次发射成功1-1.2自动控制科学(5)2/2/202313第一章自动控制的一般概念装配机器人汽车自动焊接生产线1-1.2自动控制科学(6)2/2/202314第一章自动控制的一般概念自动立体仓库1-1.2自动控制科学(7)2/2/202315第一章自动控制的一般概念注塑机自动搬运车1-1.2自动控制科学(8)2/2/202316第一章自动控制的一般概念机器人足球比赛月球车1-1.2自动控制科学(9)2/2/202317第一章自动控制的一般概念机器人干活机器人跳舞1-1.2自动控制科学(10)2/2/202318第一章自动控制的一般概念1-1.2自动控制科学(11)无人驾驶汽车空中飞艇2/2/202319第一章自动控制的一般概念哈勃望远镜－特殊卫星中巴资源卫星——控制其准确地进入预定轨道运行并回收1-1.2自动控制科学(13)2/2/202320第一章自动控制的一般概念——按预定轨迹飞行1-1.2自动控制科学(14)2/2/202321第一章自动控制的一般概念制导导弹——瞄准目标1-1.2自动控制科学(15)2/2/202322第一章自动控制的一般概念1-1.2自动控制科学(16)——搜索目标2/2/202323第一章自动控制的一般概念1-1.2自动控制科学(17)自动调节原理（20世纪以前）反馈理论经典控制理论(20世纪初)

时域法复域法(根轨迹法)频域法

现代控制理论(20世纪60年代)

线性系统自适应控制最优控制鲁棒控制最佳估计容错控制系统辨识集散控制大系统复杂系统智能控制理论(20世纪70年代)

专家系统模糊控制神经网络遗传算法2/2/202324第一章自动控制的一般概念1-1.3反馈控制原理构成负反馈（形式）按偏差控制（实质）【理解】

将系统的输出信号引回输入端，与输入信号相比较，利用所得的偏差信号进行控制，达到减小偏差、消除偏差的目的。2/2/202325第一章自动控制的一般概念1-1.4反馈控制系统的基本组成2/2/202326第一章自动控制的一般概念电压放大功率放大SMif负载n+-u0ua+-电压放大功率放大电动机uau0n方框图：一般形式：控制器被控对象给定量被控量1-1.5自动控制系统基本控制方式（开环控制）2/2/202327第一章自动控制的一般概念闭环控制电压放大功率放大SM负载n+-u0ua+-TGutue+-电压放大功率放大电动机uau0n方框图电位器测速电机ueut被控量控制器被控对象给定量检测装置2/2/202328第一章自动控制的一般概念被控量控制器被控对象给定量检测装置补偿装置被控量控制器被控对象给定量检测装置补偿装置扰动量按输入补偿按扰动补偿复合控制2/2/202329第一章自动控制的一般概念按扰动补偿复合控制电压放大功率放大SM负载n

u0uaueTGut+-电压放大RiubuRucuvn功放电动机u0测速电机补偿装置负载转矩压放ueutuvuRubuauc2/2/202330第一章自动控制的一般概念1-3自动控制系统的分类开环控制闭环控制复合控制按控制方式分机械系统电气系统机电系统液压系统气动系统生物系统按元件类型分按系统性能分线性系统非线性系统连续系统定常系统时变系统确定性系统