控制工程基础第一章绪论 ppt课件

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1、现代教育学家认为：在教学过程中，占中心地位的应该是“学”而不是教，主张在教师指导下，由学生自己去“发现”规律、自己去“研究”问题。教师的主要任务在于启发而不在于讲解，教方法、教思路比一般地教知识、教内容更重要。学生的主要任务在于思考，而不是单纯的记忆，强调理解比单纯记忆更重要。可以预言，未来的“文盲”将不再是目不识丁的人，而是一些没有学会学习方法、不会自己钻研问题和没有预见能力、分析能力的人。控制工程基础学习是基础，思考是关键，实践是根本。第一章：绪论控制科学与工程是一门研究自动控制的理论、方法、技术及其工程应用的学科。它是20世纪最

2、重要的科学理论和成就之一。在机器系统、生命系统甚至社会与经济系统中，都存在一个共同的本质的特点：它们都通过信息的传递、变换、处理与交换（反馈）来进行控制的。控制工程是一门方法论学科，交叉学科。1.1系统的基本概念系统的概念什么是系统(system)？广义地说，系统是由若干相互作用和相互依赖的事物组合而成的具有特定功能的整体。在工程领域，系统可以是电的、机械的、液压的、气动的、热的、生物医学的，或者这些系统的某种组合。对于实际工程应用来说，系统一般可以定义为任何一组存在某种因果关系的物理元件。原因称为激励或输入；效果叫做响应或输出。通常

3、，输入和输出都是物理变量，例如，温度、压力、液位、电压、位移、速度等等。一系统要素：物质、能量和信息从信息论的观点出发，任何系统的组成都包括物质、能量、信息三个要素。物质构成系统的形体，系统的运动离不开能量，而信息则是系统的灵魂，因为信息反映了系统运动的状态和特征。物质构成系统的形体系统的运动离不开能量信息则是系统的灵魂能量信息系统构成三要素二信息的概念与信号控制工程就是从信息的角度，研究不同物理本质的控制系统所具有的共同的控制规律的学科。信息既不是物质也不具有能量信息是事物客观存在或运动状态的特征信息寓于信号之中信号是传输信息的载体

4、信号是含有能量的物质，具有可观测性工程领域中使用的物理变量就是信号信息的概念与信号（Information/Signal）三输入（激励）和输出（响应）动态系统输入输出任何一组存在某种因果关系的物理元件的集合效果将叫做响应或输出原因将称为激励或输入通常将施加于系统的作用称为系统的输入（激励）；而将要求系统完成的功能称为系统的输出（响应）。四动态系统和动态响应阶跃输入响应与时间常数电容充电动态过程五控制和控制系统控制就是按照预先给定的目标，改变系统行为或性能的方法学。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

5、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、输出)自动地按照预定的规律运行。控制系统控制结果控制目标输入输出由控制器和被控对象组成无论何种类型的控制系统都由三个基本部分组成Control/Manipulate/Regulate/Constraint1.2控制系统的组成和工作原理控制器执行器受控对象检测器输入输出反馈信号干扰信号能量流物质流信息流控制规律偏差信号控制器：现代控制系统一般采用计算机，完成比较、放大、变换等信号处理工作；输出控制规律；比较器就是最简单的控制器。执行器和受控对象合称受控

6、系统，它一般是一个能量传动系统，一个动态系统。现代控制系统的基本组成一控制系统的基本组成(6)被控对象：控制系统所要控制的设备或生产过程，它的输出量就是被控制量(1)给定环节：根据系统输出量的期望值，产生系统的给定输入信号(2)反馈环节：对系统的实际输出量进行测量，将它转换成反馈信号并使反馈信号成为与给定输入信号同类型、同数量级的物理量(3)比较器：将给定信号和反馈信号进行比较，产生偏差信号(4)控制器：根据输入的偏差信号，按一定的控制规律，产生相应的控制信号(5)执行环节：用控制信号控制传动功率的转移过程，直接推动被控对象，使被控制

7、量发生变化前向通道反馈通道二控制系统的基本工作原理基于负反馈基础上的“检测偏差用以纠正偏差”的控制原理称为反馈控制或闭环控制原理。检测输出比较得偏差纠正偏差工作原理控制器执行器受控对象检测器输入输出反馈信号干扰信号偏差控制的目的？——输入是什么？受控对象是谁？输出？描述对象特征的某个物理量输出如何检测？例1汽车的控制大脑脚踏油门汽车车速表期望车速实际车速反馈信号偏差汽车的恒速控制驱动系能量流道路坡度等的影响大脑方向盘汽车眼睛期望轨线实际轨线反馈信号偏差汽车的路线控制转向系能量流横风等的影响自动控制装置示例1、蒸汽机转速控制装置自动控制

8、装置示例MechanicallinkageButterflyvalveSteamEngineRotatingBallSteamActualSpeedDesiredSpeedLoad三控制过程的物理本质从物理本质上看，控制