第一章自动控制的一般概念第一二讲2

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自动控制原理教学组液位控制系统执行阀减速器电动机电位器浮子用水开关Q2Q1cifSM教材：《自动控制原理》晁勤傅成华主编,

重庆大学出版社主要参考书：《自动控制原理》(五)胡寿松主编，科学学出版社《自动控制原理》吴麒主编，清华大学出版社

《自动控制理论》蔡尚峰主编，机械工业出版社《自动控制原理》李友善主编，国防工业出版社《反馈控制系统分析与设计——MATLAB语言应用》薛定宇著，清华大学出版社教材及参考文献目录该课程与其它课程的关系自动控制原理电机与拖动模拟电子技术线性代数微积分（含微分方程）复变函数、拉普拉斯变换电路理论大学物理（力学、热力学）过程工程基础电力电子技术各类控制系统课程自动控制原理（第1讲）第一章自动控制的一般概念

§1.1引言§1.2自动控制理论发展概述§1.3自动控制和自动控制系统的基本概念§1.4自动控制系统的基本组成§1.5控制系统示例自动控制理论发展简史经典控制理论(19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总结：三阶段历史源起（1940年以前）在风车、蒸气机、轮船、飞机、过程控制、电讯等应用中，早期反馈控制的使用正式成为研究领域（1940－1945）第二次世界大战像野火一样传播着：教育、工业、研究组织第二波研究高潮（1960年以后）要求更苛刻的应用：航空、过程工业新器件：数字计算机调速器工作原理图自动控制原理自动控制理论是研究自动控制系统组成，进行系统分析设计的一般性理论是研究自动控制过程共同规律的技术学科自动控制

在无人直接参与的情况下，利用控制装置，使工作机械、或生产过程（被控对象）的某一个物理量（被控量）按预定的规律（给定量）运行。使用常规仪表的中央控制室现代操作室现代的控制系统基本乞控制肿方式1.开环锻控制2.闭环阿控制3.复合腿控制温度计

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.正2控制旋系统石基本聚控制粗方式扰动输出量输入量控制装置受控对象开环控制系统的方框图

闭环殃控制复合卷控制开环背控制MugudoVGT+-(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+-+ugudoMiuin(a)原理图R

放大

器负载

给定信号ug被控量扰动inui(b)方块图

电压

放大

电阻

R触发器

晶阐管可控整流器

电动

机控制叛装置撤与受蒸控对锯象之牛间只话有顺旧向作披用而灾无反斯向联纤系。开环邪控制前馈折控制(开环)(-)utug扰动给定装置放大器电动机转速反馈装置触发器晶阐管可控整流器控制装置受控对象n(b)方框图ueudoRP1ugR0R0R1-utRP2-+-++TGMudouc(a)原理图+闭环尊控制您系统业的方辆框图输出量环节名称(或特性)输入量(a)

(-)e=r-br(+)

(-)b(b)re=r-b

b或(c)c引出点cc闭环紫控制系统源的方猎框图方框进图中搏的几反种表护示法然：被控量偏差信号

(-)

参考输入信号r(t)

调节器(或控制器)u(t)受控系统e(t)c(t)反馈信号

控制量

扰动

给定装置

校正装置

放大

元件

执行

机构

受控

对象

反馈装置(测量元件)例1炉温肃控制蛮系统炉温粥控制差系统遇方框财图炉温积控制涉系统违方框药图干扰方框症图中柱各符笋号的欠意义元部铅件方框兄（块果）图救信号小（物厌理量院）及柴传递适方向中的梦符号旬比矩较点引出萄点表示啄负反堵馈课评程粒小衔结自动桌控制杆的一酸般概蝇念控制氏发展搜阶段经典什控制麦的研威究内闯容基本锄控制乏方式控制钱系统轮的基幕本组轮成2.要求味掌握输的知港识点由系爸统工杆作原斩理图栽绘制携方框全图自动督控制：在无免人直长接参低加的券情况嘱下，适利用孟控制对装置姿使被去控对蝇象和巧过程名自动悼地按狂预定律规律雅变化欠的过打程。自动辨控制白系统：是由候控制皇装置集和被适控对皆象所搅组成痛，它阀们以贪某种垒相互惩依赖暂的的信方式混组合扶成为园一个啦有机威整体改，并绕对被曲控对铲象进科行自裙动控春制。被控济对象：要求店实现叙自动叫控制盼的机据器，小设备鲜或生锅产过叨程。控制捏器：对被滥控对占象起全控制薯作用脆装置堆的总青体，摘称做钟控制刺装置辟或控份制器幸。被控皇量（晨输出弟量）：表现披于控证制对巩象或畜系统挨输出笛端，奏并要坑求实挤现自料动控纲制的微物理迫量。参考内值（冶给定景值、碌输入椅量）：作用少于控港制对躬象或疼系统茧输入栗端，龄并可部使系害统具纱有预锡定功尺能或娇预定军输出客的物趴理量叼。扰动：除乏执行慢器改组变的旨操纵身量外剩，所有哈妨碍唇控制兆量对纽奉被控卖量按傲要求蝇进行波正常赶控制伍的因乖素，佣称为老干扰枣量或灭扰动币量。自动续控制菊与自动洁控制醒系统概念控制拾器被控惭对象对象干扰系统仪结构负反抬馈原旺理将系焰统的嫁输出蚂信号累引回除输入靠端，村与输聋入信悦号相游比较禁，利册用所烛得的烫偏差清信号贸进行键控制趋，达刻到减饰小偏鞭差、途消除池偏差稳的目态的。__啄__构成能闭环拐控制蹦系统口的核登心闭环(反馈)控制觉系统礼的特辜点：(1尚)系统久内部贴存在值反馈搏，信认号流半动构取成闭弯回路(2命)偏差源起调跟节作惠用控制牧中的俘反馈“反馈”是指臂：系世统的垒输出岁又返姥回来吼影响该系统足输入歉的行辫为。闯分为揉正反父馈、脑负反大馈。正反眯馈：勿输出侦的信每息返岔回来捞增强礼输入焦的作锅用的激。负反臣馈：刮输出原的信钢息返评回来基削弱升输入打的作硬用的柿。正反豆馈是卖使系铅统快岛速运反动，继并出称现极饥限。部负反律馈是鞠使系驻统平粉稳运偶动，打可以废按预怜期行它为变杜化。如何政判断赤反馈沸还是用前馈捷？反馈前馈水温稠调节腊系统水温样调节河系统仙工作喉原理乌图水温海调节寨系统水温胁调节择系统穷方框拒图控制植系统瓣的组改成(1架)被控奸对象控制按系统测量剖元件比较灵元件控制茶装置放大规元件执行唐机构校正讨装置给定罩元件复合得控制将开环俗控制泥方式臣和闭与环控芦制方源式组您合在红一起熊的控辜制方梁式控制庄系统葵的组稿成(2芦)自动滥控制宵原理2第一誓章题自顽动控齿制的调一般基概念§1挥.5控制悠系统黄示例§1碎.6自动旁控制宇系统碌的分楚类§1查.7对控障制系乘统性虹能的帜基本季要求§1呈.8本课笼程的北研究受内容控制哨系统站的分霸类按给企定信庭号的立形式恒值殃系统/随动桂系统按系框统是抄否满诱足叠喉加原锈理线性梦系统/非线草性系坝统按系雄统参叮数是虾否随客时间散变化定常压系统/时变尼系统按信粒号传柿递的脚形式连续什系统/离散叼系统按输沟入输逮出变伤量的黎多少单变景量系荷统/多变夹量系撇统1.烛6自动期控制颈系统度的分永类(1网)按数拢学模棍型的哥线性钩性分插：线性寨系统吓、非税线性余系统叠加础性：我当有悲几个讯输入梢信号占同时撒作用柄于系防统时攻，系薄统的夺总响辛应等槐于每稼个输汤入信盐号单唱独作崭用所瞎产生壳响应茂之和桂（叠爪加）影。续1均匀邀性：罢当输屠入信涉号倍面乘一旁常数仙时，泽则响职应也幼倍乘兽同一皂常数劲。即鹿，若r(忌t)鸦→c干(t量)，则kr迁(t遥)→牵kc闯(t)。[举例1]：设系炕统的渐输入胶信号拆为r(既t)，输出观信号渴为c(阻t)，试判断c(句t蕉)歇=勉r(压t杰)神+考5时，胖系统肿是否泳是线向性系祥统？[解]：11种非冤线性(P法11螺)自动胖控制伪系统小的分乘类(2帅)按控蛛制方半式分开环尝控制坛系统约、闭读环控罪制系调统、复毯合控遇制系叔统按信饺号性好质分连续污系统离散顷系统连续逗控制门系统判和离城散控晃制系微统按系低统内紧部传家输信究号的惊性质夜分为茫连续狮控制送和离按散控毯制系咱统。控制项系统躁中各师部传奥输信赖号都掩是时管间t的连掘续函慎数，赤则称踩这类骆系统袋为连续妖控制期系统计算机控制系统的方框图若在在控制稿系统轻内部慰有一汇个或宽一个阔以上将的信喘号是税时间t的离遭散信背号，梢则称圣这类坝系统膊为离散园控制惯系统。计算辛机控饮制系您统是酱一种灿常见巾离散意控制泰系统旬。自动坡控制下系统壁的分献类(3带)按参炕考输畜入信片号的饶变化峡形式镇分定值锦控制帅系统随动树控制岸系统程序劣控制涉系统按系吵统模掉型参芹数是快否变膜化分定常狱系统茅、时沙变系炮统自动妙控制负系统师的分葵类输入犁信号影数量阅：单输入单输口出系昌统唤多输蛋入多签输出猎系统系统调参数汗分布解特征餐：集中跃参数晌系统化、洪分布得参数斯系统元件述类型肌：机电灭系统质、气脱动系箩统、脾液压碑系统团、生呈物系融统等系统英功用渔：温度斥控制醉系统剧、压注力控朱制系故统、描位置印控制淹系统斑等按控召制理宗论方歉法：最单优控距制、竹自适誓应控备制、面模糊解控制边、预淡测控展制等按其他参数分自动嗽控制舰系统典分类先的补裁充说圈明严格暴地讲木，任洒何实伤际系决统都提是非剑线性组的严格睡地讲师，任束何系泉统都络是时桥变的严格功地讲雨，任尚何系它统都葬是随忽机的对控鞭制系压统的闪要求对控错制系府统的森要求:1.稳定牵性：是泉保证痛控制鱼系统活正常承工作畏的先嘴决条释件。2.快速孙性：动语态性城能，亩有指狐标。3.准确膨性：稳膨态（粮过度膀结束副后的庸）值肯应尽帜量与筋期望闯值一兼致。暂态家过程示特点:下图惯中,(把a)、(b动)非周庄期振引荡；(c穗)发散泽振荡抓；(d秋)、(e闲)收敛虫振荡币；(f吗)等幅领振荡沫。tnn1(a)0(b)nt0n0n1t0n(c)n0t(e)n1n0t(d