自动控制原理第一章绪论

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1、自动控制原理任课老师：马宝萍12哈佛大学图书馆馆训1.现在睡觉的话，会做梦；而现在学习的话，会让梦实现。2.我无所事事的度过了今天，是昨天死去的人们所期望的明天。3.学习不是人生的全部，但学习都征服不了，那你还能做什么？4.今天不想走，明天就要跑了。5.此刻睡觉的口水将变成明天流下的泪水。3第1章　绪论主要内容1.1引言1.2自动控制的基本知识1.3自动控制系统的分类1.4自动控制系统的基本组成1.5对控制系统的要求1.6自动控制理论的发展概况4自动控制的起源图1.（a）开发于18世纪80年代的离心调速器对点燃英国工业革命的瓦特蒸汽发动

2、机（b）的成功实现起了关键作用。（图片由RichardAdamek(1999年版权)和剑桥大学提供。）1788年离心调速器瓦特1.1引言5波音777飞机磁盘驱动器发展到今天，自动控制应用在很多领域6在当今时代，自动控制所起的作用越来越重要：空间飞行器的导航和控制系统制造业中的控制系统工业过程控制系统通讯系统的控制自动控制发展的未来方向航空航天与运输信息与网络机器人技术和智能机械材料及加工这是一个充满机遇和挑战的领域！7控制论的提出维纳著《控制论，或关于在动物和机器中控制与通讯的科学》，1948年出版维纳(1894-1964)，美国数学家

3、，控制论创始人可以说，没有控制论的建立和发展，就没有今天这样高度发达的自动化技术。8钱学森的《工程控制论》英文版(EngineeringCybernetics)，1954年出版。工程控制论则被界定为研究控制论这门科学中能够直接用在控制系统工程设计的那些部分.钱学森指出控制论在系统科学体系结构中的定位，为复杂巨系统的建模、分析、运筹和控制问题提供了理论基础和方法论依据。9如何学好这门课程？1、认真掌握基本原理；2、多看参考书，多做练习题，分析实例；3、利用Matlab软件进行计算机辅助分析。10经典教材胡寿松主编，自动控制原理，第四版，科

4、学出版社，2001。绪方胜彦著，卢伯英等译，现代控制工程，第四版，电子工业出版社。RichardC.Dorf等著，谢红卫等译，现代控制系统，第八版，高等教育出版社。11推荐阅读《控制论》，维纳著.《工程控制论》，钱学森著.《信息爆炸时代的控制》—关于控制、动力学和系统未来方向的专家小组报告，2002年6月30日12网络资源国防科学技术大学生自动控制原理精品课程网站http://jpkc.nudt.edu.cn/zdkz/view.asp?classid=12&id=7813控制：通俗地说，就是使被控对象按照预定的方式工作141.2.1自

5、动控制问题的提出一个简单的水箱液面，因生产和生活需要，希望液面高度h维持恒定。当水的流入量与流出量平衡时，水箱的液面高度维持在预定的高度上。1.2自动控制和自动控制系统当水的流出量增大或流入量减小，平衡则被破坏，液面的高度不能自然地维持恒定。水箱流出流入h15所谓控制就是强制性地改变某些物理量（如上例中的进水量），而使另外某些特定的物理量（如液面高度h）维持在某种特定的标准上。人工控制示意图：这种人为地强制性地改变进水量，而使液面高度维持恒定的过程，即是人工控制过程。水箱流出流入h161.2.2自动控制的定义及基本职能元件1.自动控制的

6、定义自动控制就是在没有人直接参与的情况下，利用控制器使被控对象（或过程）的某些物理量（或状态）自动地按预先给定的规律去运行。水箱流出流入h控制器浮子当出水与进水的平衡被破坏时，水箱水位下降(或上升)，出现偏差。这偏差由浮子检测出来，自动控制器在偏差的作用下，控制阀门开大(或关小)，对偏差进行修正，从而保持液面高度不变。172.自动控制的基本职能元件自动控制的实现,实际上是由自动控制装置来代替人的基本功能，从而实现自动控制的。画出以上人工控制与自动控制的功能方框图进行对照。水箱流出流入h水箱流出流入h控制器浮子眼睛浮子大脑自动控制器肌

7、肉、手执行元件18比较两图可以看出，自动控制实现人工控制的功能，存在必不可少的三种代替人的职能的基本元件：气动阀门希望液位实际液位浮子控制器水箱肌肉和阀门希望液位实际液位大脑水箱眼睛19执行元件参考输入输出测量变送元件控制器对象扰动输入测量元件与变送器（代替眼睛）；自动控制器（代替大脑）；执行元件（代替肌肉、手）。这些基本元件与被控对象相连接，一起构成一个自动控制系统。下图是典型控制系统方框图。201.2.3自动控制中的一些术语及方框图1.常用术语控制（被控）对象—被控制的设备或过程（如水箱）；被控量c(y)—表征设备或过程运行情况或

8、状态，并需要严格加以控制的物理量，也可称为系统的输出。（如液位）给定值（参考输入）r—被控量应保持的期望值；（如液位高度）控制量（操作量）u—能够引起被控量变化，并且被用作调节手段的参数；（如阀门开度）扰动