自动控制的一般概念

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1、自动控制原理目录目录1第一章自动控制的一般概念11-1自动控制的基本原理与方式11-2自动控制系统示例51-3自动控制系统的分类71-4对自动化控制系统的基本要求91-5自动控制系统的分析与设计工具11第三章线性系统的时域分析方法143-1系统时间相应的性能指标143-2一阶系统的时域分析16第四章线性系统的根轨迹法214-1根轨迹法的基本概念214-2开环零极点与闭环零极点之间的关系22第七章线性离散系统的基本概念237-1离散系统的基本概念247-2数字控制系统25附表27方块图27表格28第29页共29页自动控制原理第一章自动控制的一般概念1-1自动控制的基本原理与方

2、式1.自动控制技术与其应用在现代科学技术的众多领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用。所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控量）自动地按照预定的规律运行。例如，数控车床按照预定的程序自动地切削工件；化学反应炉的温度或压力自动地维持恒定；雷达和计算机组成的导弹发射和控制系统，自动的将导弹引导到敌方目标；无人驾驶飞机按照预定的轨道自动升降和飞行；人造卫星准确的进入预定轨道运行并回收等，这一切都是以应用高水平的自动控制技术为前提的。近几十年来，随着电子计算机技术的

3、发展和应用，在宇宙航行、机器人控制、导弹制导以及核动力等高新技术领域中，自动控制技术更具有特别重要的作用。不仅如此，自动控制技术的应用范围现已扩展到生物、医学、环境、经济管理和其他特别重要社会生活领域中，自动控制已经成为现代社会生活中不可缺少的重要组成部分。2.自动控制科学自动控制科学是研究自动控制共同规律的技术科学。它的诞生与发展源与自动控制技术的应用。最早的自动控制技术的应用，可以追溯到公元前我国古代的自动计时器和漏斗指南车，而自动控制技术的广泛应用则开始于欧洲的工业革命时期。英国人瓦特在发明蒸汽机的同时，应用反馈原理，于1788年发明了离心式调速器。当负载或蒸汽供给量

4、发生变化时，离心式调速器能够自动地调节进汽阀门的开度，从而控制蒸汽机的转速。1868年，以离心式调速器为背景的，物理学家麦可斯韦尔研究了进汽阀门反馈系统的稳定性问题，发表了“论调速器”论文。随后，源于物理学和数学的自动控制原理开始逐步形成。1892年，俄国学者李雅谱诺夫发表了“论运动稳定性的一般问题”的博士论文，提出了李雅谱诺夫稳定性理论。20世纪10年代。PID控制器出现，并获得广泛的应用。1927年，为了使广泛应用的电子管在其性能发生较大变化的情况下仍能正常工作，反馈放大器正式诞生。从而，确立了“反馈”在自动控制技术中的核心地位，并且有关系统稳定性和性能品质分析的大量研

5、究成果也应运诞生。20世纪40年代，是系统和控制思想空前活跃的年代，1945年贝塔郎菲提出了《系统论》，1948年维纳提出了著名的《控制论》，至此形成了完整的开展理论体系——以传递函数为基础的经典控制理论，主要研究单输入单输出、线性定常理论体系的分析和设计问题。20世纪50~60年代，人类开始征服太空，1957年苏联成功发射了第一颗人造地球卫星，1968年美国阿波罗飞船成功等上月球。在这些举世瞩目的成功中，自动控制技术起着不可磨灭的作用，也因此催生了25世纪60年代的第二代控制理论——现代现代控制理论的问世，包括以状态为基础的状态空间法，贝尔曼的动态规划法和庞特里亚金的极小

6、值原理，分析卡尔曼滤波器。现代控制理论主要研究具有高性能、高精度和多耦合回路的多变量系统的分析和应用设计问题。第29页共29页自动控制原理从20世纪70年代开始，随着计算机技术的不断发展，自动化技术发生了根本性的变化，其相应的自动控制论概念、原理和方法还出现了许多分支,如自适应控制，混杂控制，模糊控制，以及神经网络控制等。此外，控制论的概念、原理和方法还被用来处理社会、经济、人口和坏竟等复杂的系统的分析与控制，形成了经济控制论和人口控制论等学科分科。目前，控制理论还在发展，正朝向以控制论、信息论和仿生学为基础的智能控制理论深入。然而，纵观百余年自动控制科学与技术的发展，反馈

7、控制理论与技术占据了极其重要的地位。3.反馈控制原理为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机总体，这就是自动控制系统。在自动控制系统中，被制对象的输出量即被制量是要求严格加以控制的物理量，它可以要求保持为某一恒定值，如温度、压力、液位等，也可以要求按照某个给定的规律运行，如飞行航迹、记录曲线等；而控制装置则是对被控对象施加控制作用的机构的总体，它可以采用不同的原理对被控制对象景象控制，但最基本的一种是基于反馈控制原理组成的反馈控制系统。在反馈控制系统中，控制装置对