自动控制原理

自动控制原理授课50学时教材：自动控制原理（冯巧玲，北京航空航天大学出版社）参考书【1】自动控制原理（胡寿松，科学出版社）

【2】自动控制原理习题集

(胡寿松，科学出版社)高等数学积分变换自动控制理论现代控制理论其它专业课程

1、是一门专业基础课

2、理论实践相结合理论性非常强,但又和实际应用紧密结合

3、内容广泛自动控制理论课程特点学习自动控制理论的重要性3、本课程能为解决实际控制问题提供理论和方法1、本课程是自动化相关课程承上启下的课程2、自动控制技术是应用非常广泛的技术

电机控制、自动化生产线、火炮雷达控制、家用电器、机械、冶金、石油、化工、电力电子、航空、航海、航天、核反应堆等。本课程学习方法1、打好基础高等数学（微积分）、积分变换（拉氏变换）2、做好预习3、听好课讲课的速度较快、了解课程内容掌握基本理论和基本方法4、做好习题应用学到的基本理论和基本方法解决实际问题第一章自动控制概论1.1引言1.2自动控制系统的分类1.3对控制系统的基本要求自动化：1.1.1概念

机器或装置在无人干预的情况下按照规定的程序或指令自动进行操作或运行自动控制系统：

指能够对被控对象的工作状态自动调节的系统,由被控对象和控制装置组成1.1引言自动控制：

是关于受控系统分析、设计和运行的理论和技术自动控制系统除了研究人造系统的控制问题外，还研究社会、经济、生物、环境等非人造系统的控制问题，比如生物控制、经济控制、社会控制和人口控制等反馈：控制理论的核心内容

把系统的输出量反送到输入端，并与系统的给定量比较产生偏差量，在利用此偏差量控制系统，使系统最终消除偏差

自动装置的出现和应用（18世纪以前）

中国和巴比伦出现了自动计时装置——刻漏、指南车、水运仪象台。公元1世纪古埃及和希腊的发明家也创造了教堂庙门自动开启、投币式圣水箱等自动装置。1.1.2自动控制理论发展简史铜刻漏共有四个漏壶，遂级向下滴注，其目的是保证最下一级漏壶水面稳定在一个水平线上，以达到计时的准确。漏壶旁立一铙神，利用水动力与机械原理相结合，每刻钟铙神自动击铙八下。

近代自动装置

法国物理学家B.帕斯卡在公元1642年发明了加法器荷兰机械师C.惠更斯在公元1657年发明了钟表

英国机械师E.李在公元1745年发明带有风向控制的风磨

俄国机械师波尔祖诺夫在公元1765年发明了蒸汽锅炉水位保持恒定用的浮子式阀门水位调节器。

瓦特在1765年发明了蒸汽机离心调速器。

经典控制理论(19世纪初)

1868年，麦克斯韦发表“论调速器”

研究对象：单输入单输出线性系统系统的数学模型：传递函数分析方法有：时域法、复域法(根轨迹法)、频域法

蒸汽机转速可能自发地产生剧烈振荡原因之一可能是调节器的制造精度不够，因而改进调速器的制造工艺。Maxwell.J.C发表“论调速器”，指出不应该单独讨论一个离心锤，必须从

整个系统出发推导出微分方程，然后讨论微分方程的稳定性，从而分析实际控制系统是否会出现不稳定问题

现代仇控制饥理论(图20世纪60年代)数学腥模型屯：一猪阶微辨分方尖程组教反映痒系统扔内部分变量孟的全核部信鼠息。研究住对象普：多剪变量可、非镰线性偷、时敌变系晃统主要规研究餐方向开：线箩性系高统、投自适痛应控材制、航最优立控制喜、鲁薯棒控着制、雨最佳雀滤波霞、容屡错控钢制、萍系统街辨识允、集次散控狮制蚕、大暑系统马复杂通系统智能您控制剖理论(既20世纪70年代)专家常系统踪蝶模融糊控为制掩神经萝网络拾遗传足算法1.伐1.狸2自动将控制幅理论槽发展爪简史分类运动宣控制捕系统过程功控制跟系统线性/非线轰性系染统连续/离散哪性系拾统定常/时变滚性系先统单输肯入单瓶输出/多输翁入多弄输出若系统集中桶参数/分布忍参数折系统按被寺控对扇象分按使采用的唤数学均方法顾分按输居入信评号特变征分恒值窄系统随动盛系统程序盼控制摘系统按控每制方坏式分开环舍控制闭环线控制复合搅控制谜：闭遮环反权馈为同主，羊开环转补偿核为辅1.构2自动锋控制贼系统砌的分晴类基本省控制岩方式1.开环粱控制2.闭环吹控制3.复合宝控制1.准2.置1按控洁制方士式分矩类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

1.开环魂控制鲜系统温度计

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.开环过控制圆系统开环旧控制芒系统间的特谦点控制盼装置扇与受柏控对例象之净间只恭有正夺向作峡用，转没有胸反向鸦联系膊；控制紫精度泼取决谁于元碧器件挪的精景度和估系统痰调整市精度舞；没有谱抑制羊内、顶外干阀扰的夹能力策；系统蚕结构土简单抱、成校本低己。2.闭环甲控制缓系统负反胜馈原粮理__将系商统的业输出颈信号困引回终输入发端，呆与输康入信猫号比搏较，践利用龙所得苦的偏全差信子号进扶行控凡制，孔达到雾减小思偏差售、消何除偏挠差的签目的猴。__昨__构成德闭环概控制俊系统者的核滤心闭环(反馈)控制攻系统胜的特怨点：(1夫)系统君内部颗存在覆反馈永，信浸号流膛动构感成闭晕回路(2钉)偏差按起调纹节作梦用例1炉温贿控制振系统元部殊件方框够（块碰）图愈信号容（物警理量烧）及凉传递畅方向中的陷符号比较膀点引出每点表示辫负反臣馈炉温屯控制文系统幕方框世图炉温臣控制今系统睁方框殊图闭控饼制系着统的吵特点既有母正向哪作用迷，又赵有反殃馈作夹用控制趴精度侍与元区件精决度、额控制奴方法皆、调五整精胆度加有关词，控沫制精叮度较盖高；有抑是制干具扰的谊能力俱；结构湾复杂肚，成马本相够对较碑高。复合雾控制国系统对系蹲统提缘瑞出较晕高要领求时领使用开环级控制死和闭讨环控气制的情组合有两女种形波式(1影)按输简入作猪用补延偿(2升)按扰伤动作浮用补们偿控制刑装置被控静对象测量棍装置补偿浑装置(-快)输入茅信号输出侦信号扰动

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输入信号(-)

补偿装置

控制装置

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