自动控制理论10081

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1、第一章自动控制系统的概论   基本要求：了解控制理论发展史、自动控制定义、基本控制方式：开环控制、闭环（反馈）控制及复合控制。掌握闭环控制系统基本组成、分类和性能要求(稳定性、快速性、准确性)。　第一章自动控制系统概论1.1自动控制系统的组成、分类和发展　控制理论的发展：（工业控制理论）1经典控制理论40--50年代形成SISO系统基于：二战军工技术目标：反馈控制系统的镇定基本方法：传递函数，频率法，PID调节器(频域)2现代控制理论60--70年代形成MIMO系统基于：冷战时期空间技术，计算机技术目

2、标：最优控制基本方法：状态方程3智能控制技术90年代开始发展专家系统模糊控制神经网络4正在发展的各个领域自适应控制大系统理论H∞鲁棒控制非线性控制（微分几何，混沌，变结构）第一章自动控制系统概论1.2“自控原理”课程的特点和要求  《自动控制原理》是自动化、电气工程与自动化等专业的专业基础课。该课程需要一定的工程背景，利用数学知识较多。它主要研究自动控制系统的基本概念、数学模型的建立及方块图等效变换。针对控制系统的基本要求，利用时域分析法、根轨迹法和频域法分析和设计控制系统。通过该课程的学习，要求学生

3、系统地掌握自动控制系统的基本理论和基本方法，培养学生理论联系实际的能力，为专业课和工程实践打下坚实的基础第二章数学模型   基本要求：了解数学模型的概念和分类，掌握自动控制系统动态方程的建立及非线性控制系统的线性化，重点掌握传递函数和结构图的概念及结构图等效变换法则。第二章数学模型2.1传递函数与系统结构图线性系统————满足叠加原理非线性系统设单输入单输出线性定常系统例：枢控直流电动机调速系统输入量ur输出量ω(n)建立数学模型：由局部（元件）→系统传递函数结构图的组成：信号线(变量)，函数方框图，

4、综合点，分支点　传递函数结构图：子方框图系统结构图既保留子系统的原貌，又反映系统的结构典型环节的传递函数非线性环节的处理结构图的变换和简化：(按代数运算规则，原则：保持变换前后输入输出关系不变) 3,负反馈4，节点移动   例：求传递函数试探：从输入到输出，先元件后联出系统例：求传递函数例：求传递函数闭环控制系统的基本结构第二章数学模型2.2信号流图及Mason公式　　　由方框图到信号流图，有些中间变量可以不表示出来，如I1。有些中间变量（位于综合点前，有输出）必须表示出来，如Ei和E，用单位增益支路

5、将它们分开。•G——从输入节点到输出节点的总增益（系统传递函数）•Δ=1－ΣLi+ΣLaLb-ΣLαLβLγ+…Li——一个回路的总增益LaLb——两两互不接触的回路的总增益LαLβLγ    ——三个互不接触的回路的总增益•Gk——从输入到输出第k条通道的总增益•Δk——Δ中去掉与第k条通道接触的部分 回路——沿信号方向每一个节点只通过一次的闭路。通道——从输入到输出沿信号方向每个节点只通过一次的通道。接触——指有公共的节点和支路。be,cf回路,becf不是回路abcd是通道， aecd和abec

6、d不是例1例2：第三章控制系统的稳定性分析   基本要求：熟悉自动控制系统的稳定性概念，理解Routh稳定判据、Nyquist稳定判据和Lyapunov稳定判据，利用这些稳定判据能够熟练地分析自动控制系统的稳定性。第三章控制系统的稳定性分析3.1系统的稳定性1，渐近稳定：  第三章控制系统的稳定性分析 3.2Lyapunov稳定判据 1，Lyapunov第一方法——间接法    非线性系统线性化    特征值判据：    （1）特征值全部实部             系统渐近稳定    （2）特征值只

7、要有一个正根        系统不稳定    （3）特征值只要有一个实部为零的根 线性化失败  2，Lyapunov第一方法——直接法      用能量的观点分析系统的稳定性                3,Lyapunov直接法用于线性定常系统            第三章控制系统的稳定性分析3.3Routh稳定判据  根据特征方程的系数判断特征根是否为负实部 而不需要解微分方程。虚轴和右半平面视为不稳定。                                       2,Routh

8、某一行全为零         Routh判据的应用               第三章控制系统的稳定性分析 3.4Nyquist稳定判据   （1）作图分析，计算量小，信息量大。   （2）不但判稳定，也能给出稳定裕量。   （3）可以用实验手段得到频率特性。               小结：积分环节数r=1在无穷远处顺时针绕行               r=2在无穷远处顺时针绕行r=3在无穷远处顺时针绕行第五章系统的校正和控制器设计   基本要求：