自动控制原理绪论30版

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1、华南理工大学自动化科学与工程学院《自动控制原理》电子课件2013年8月版本3.0第一章绪论2013年8月版本3.0华南理工大学自动化科学与工程学院高等数学积分变换自动控制理论现代控制理论其它专业课程1、专业基础课，自动化专业承上启下的课程2、理论实践相结合理论性非常强，概念多，内容多，抽象；实际应用紧密结合。能为解决实际控制问题提供理论和方法自动控制原理的课程特点3、自动控制技术是应用非常广泛的技术电机控制、自动化生产线、火炮雷达控制、家用电器、机械、冶金、石油、化工、电力电子、航空、航海、航天、核反应堆等。1、打好基础高等数学（微积分）、积分变换（拉

2、氏变换）2、做好预习3、听好课讲课的速度较快、了解课程内容掌握基本理论和基本方法4、做好习题应用学到的基本理论和基本方法解决实际问题本课程学习方法自动控制原理课程内容自动控制系统（定义见1.1节首段）Ch2：控制系统的数学模型Ch1：自动控制系统的基本概念和要求分析系统的性能Ch7:控制系统的校正Ch8:线性离散控制系统Ch9：非线性控制系统Ch4:时域分析Ch5:根轨迹分析Ch6:频率特性分析Ch3：控制系统的稳定性及特性第一章绪论1.1引言1.2自动控制的基本原理1.3反馈控制系统的组成1.4控制系统的分类1.5控制系统应用实例三则1.6控制系统的

3、设计概述1.7本书内容安排1.8小结自动控制在人不直接参与的情况下，利用自动控制装置使工作机械或生产过程自动地按照预定规律运行，或使被控量（工作机械或过程的某个物理参数）按预定的要求变化。自动控制系统由自动控制装置与被控对象以一定结构组成的、能完成某种控制任务的有机整体。两个定义1.1引言刻漏：最初两个壶,由上壶滴水到下面的受水壶,液面使浮箭升起以示刻度（即时间）(图之右)。这里浮箭可看作是检测元件。保持上壶的水位恒定，则是自动调节的问题。用互相衔接的多级（3～5级）水壶解决的。莲华漏(图之左)由4个壶组成。平水壶向平水小壶供水，平水小壶上有溢水口，可

4、使多余水泄入减水桶以保持水面恒定。在莲华漏中还采用一个浮子式阀门作为自动切断阀。当受水壶的水位升至满刻度时，浮子式阀门就会自动阻塞上级平水小壶的出水小孔，切断水滴。1.1.1自动控制理论发展简史远古时期的自动装置(来自互联网)1.1引言指南车采用差动齿轮的机械原理：车里面装有多个大小不同的齿轮，直行，小轮悬空；转弯时，一边的小轮在辕、绳、滑轮的作用下降，与车轮和大轮发生啮合传动。若车子向左转90度，左轮不动，右轮要转半周。与右轮相连的小齿轮也就转半周（即转过12个齿），经过小平轮传动到大平轮，则大平轮将以相反的方向转动12个齿，即1/4周（90度），仙

5、人在和车一起左转90度时，又由于齿轮的啮合传动右转了90度。其他运动情况的结果可以类推。仙人指向不变。(来自互联网)1.1引言计里鼓车，车中有一套减速齿轮系，始终与车轮同时转动，其最末一只齿轮轴在车行一里时正好回转一周，车子上层的木人车上木人受凸轮牵动，由绳索拉起木人右臂击鼓一次，以示里程。这一原理与现代汽车上的里程表的原理相同。候风地动仪的关键机构，是一根称为“都柱”的倒立摆，其重心高于摆动中心。在受地震横波袭击时，由于惯性力作用，它将倒向震源方向，从而带动该方向的传动部件，使相应方向的龙口上额起挠，龙口中的铜丸便掉落在蟾蜍口中。(来自互联网)(来

6、自互联网)1.1引言古代的自动装置主要是基于相对直观的“因果关系”而发明的，因而并未产生自动控制理论。这与18世纪末开始逐渐发展起来的、基于反馈原理的自动装置有着本质的不同。反馈使“因果关系”进一步发展成为更加复杂的“因果-果因关系”。由于反馈形成的回路使“因果”双向相互作用，已不再是简单的逻辑关系，因此，人们为做到知其所以然地设计好基于反馈原理的自动装置，必须对反馈控制理论加以研究，这也是反馈控制理论发展的初始推动力。近代控制理论的逐步形成和发展1.1引言1、用于工业过程的自动反馈控制器-飞球调速器1769瓦特发明了飞球调速器，用来与蒸汽机的进气阀连

7、接构成蒸汽机转速的闭环自动调速系统。2、动态特性研究的开始：英国剑桥大学的数学和天文学家艾里在1829-1835系统研究了天文望远镜的速度控制，根据倒立摆离心力的原理首次发现了反馈系统的不稳定性，并利用微分方程分析了这种系统。近代控制理论的逐步形成和发展瓦特改良的蒸汽机艾里瓦特1.1引言3、反馈调节系统稳定性问题的研究：1868英国物理学家麦克斯韦发表了“论调速器”的论文，首次论述该问题。二三阶系统的稳定判据。1895英国劳斯判据和德国数学家赫尔维茨的代数稳定条件；1893李雅普诺夫基于非线性运动的一般运动稳定问题。4、反馈控制系统的频率特性研究：20

8、世纪20年代，电子管放大器以及远距离通话的实现，研究如何减少放大倍数增大而导致信号失真的问题。