东南大学自动控制原理01

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1、自动控制原理AutomaticControlSystems第一章自动控制概论1.1自动控制系统的组成、分类和发展开环系统控制器被控对象控制量被控量给定值r(t)u(t)y(t)kudn~ug例：直流电动机调速系统优点：简单缺点：对扰动没有抑制能力1.1自动控制系统的组成、分类和发展反映了控制量与被控制量相互间的矛盾,动静性能得到提高。闭环系统：负反馈：构成按偏差调节的闭环系统控制器被控对象控制量被控量给定值r(t)u(t)y(t)测量元件偏差e(t)＋－ugkudn~ub按偏差调节：n↑→ub↑→(ug-ub)↓→ud↓

2、→n↓例：直流电动机调速系统1.1自动控制系统的组成、分类和发展控制量：ud=K(ug-ub)偏差信号：ug-ub1.1自动控制系统的组成、分类和发展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，计算机技术目标：最优控制基本方法：状态方程（时域）控制理论的发展：（工业控制理论）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

3、论H∞鲁棒控制非线性控制（微分几何，混沌，变结构）1.1自动控制系统的组成、分类和发展1.2“自控原理”课程的特点和要求学习系统的分析方法·了解现代控制理论的基本观点状态空间方法最优控制方法·了解控制系统仿真软件的应用(Matlab)系统稳定性·经典控制论分析系统的方法：系统的动态和稳态性能用传递函数分析用频率特性图分析第二章数学模型及系统求解2.2传递函数与系统结构图线性系统————满足叠加原理物理系统u(t)y(t)激励响应(1)独立性：线性系统内各个激励产生的响应互不影响u1(t)+u2(t)y1(t)+y2(t)

4、u1(t)y1(t)u2(t)y2(t)(2)均匀性：保持比例因子cu(t)cy(t)非线性系统设单输入单输出线性定常系统:u(t)输入量y(t)输出量在零初始条件下:拉氏变换:传递函数:n个m个n≥mG(s)U(s)Y(s)方框图输入输出模式参数模型Y(s)=G(s)·U(s)2.2传递函数与系统结构图urK1udnmubeimL＋－＋－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ud为输入量，ω为输出量，i、m中间变量1，放大器ud=K1(ur－ub)=K1ue2,直流电动机e

5、=Keωm=Kmi消去中间变量得:2.2传递函数与系统结构图2.2传递函数与系统结构图令:电磁时间常数机电时间常数为两输入系统，有叠加原理，设mL=0(空载)：2.2传递函数与系统结构图K1＋－UdUbUeK2ΩUbUdΩ3,测速电机ub=K2ω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2.2传递函数与系统结构图传递函数结构图的组成：信号线(变量)，函数方框图，综合点，分支点K1＋－UbUeUdΩK2Ur＋－mL2.2传递函数与系统结构图典型环节的传递函数比例环节惯性环节（一阶）振荡环节（二

6、阶）积分环节领先滞后环节延时环节Ke-τs非线性环节的处理