资源描述：
《第一章 自动控制原理 绪论1》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、自动控制原理B信息工程学院自动化系1课程基本情况学时:60学时讲课52学时实验8学时教材：《自动控制原理》薛安克主编西安电子科技大学出版社实验：模拟实验（自动化实验室）作业：每周交一次教师：刘志鸿期末考试（笔试）参考书目：自动控制原理（第四版）胡寿松主编科学出版社2第一章绪论第二章线性系统的数学描述第三章线性系统的时域分析法第四章根轨迹法第五章频率响应法第六章线性系统的校正方法第七章数字控制系统分析基础第八章非线性控制系统分析第九章状态空间系统响应、可控性与可观性第十章线性反馈系统的时间域综合第十一章李亚普诺夫稳定性分析
2、目录3第一章绪论1.1自动控制系统简介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。系统是指按照某些规律结合在一起的物体(元部件)的组合,它们相互作用、相互依存,并能完成一定的任务。能够实现自动控制的系统就可称为自动控制系统。4眼手脑传感器执行器控制器给定人脑手水箱系统眼h控制器执行器水箱系统传感器h5几个基本概念：被控制的装置、物理系统或过程称为被控对象。对控制对象产生控制作用的装置称为控
3、制器,有时也称为控制元件、调节器等。在控制系统中被控制的物理量是被控变量。直接改变被控变量的元件称为执行元件。能够将一种物理量检测出来并转化成另一种容易处理和使用的物理量的装置称为传感器或测量元件。6一个典型的反馈控制系统基本组成可用如下方块图表示：测量元件串联校正反馈校正执行元件放大元件被控对象局部反馈主反馈7控制器的输出信号称为控制变量,它作用在控制对象(执行元件、功率放大器)上,影响和改变被控变量。反馈信号是被控变量经传感器等元件变换并返回到输入端的信号,一般与被控变量成正比。给定值又称为指令输入信号,它与被控变量
4、是同一物理单位,用来表示被控变量的设定值。参考输入信号与反馈信号之差称为偏差信号。扰动信号是加于系统上的不希望的外来信号,它对被控变量产生不利的影响。81.2自动控制系统分类1.2.1开环控制和闭环控制开环控制系统是一种最简单的控制系统,在控制器和控制对象间只有正向控制作用,系统的输出量不会对控制器产生任何影响。开环控制系统一般适合于干扰不强或可预测的、控制精度要求不高的场合。9在闭环控制系统中,需要对系统输出不断地进行测量、变换并反馈到系统的控制端与参考输入信号进行比较,产生偏差信号,实现按偏差控制，因此闭环控制又称为
5、反馈控制。如果将反馈环节取得的实际输出信号加以处理,并在输入信号中减去这个反馈量,再将结果输入到控制器中去控制被控对象,这样的反馈称为负反馈。控制器反馈装置偏差量控制量控制对象输出量输入量101.2.2线性控制系统和非线性控制系统在线性控制系统中,组成控制系统的元件都具有线性特性。这种系统的输入/输出关系一般可以用微分方程、差分方程或传递函数等来描述,也可以用状态空间表达式来表示。线性系统的主要特点是具有齐次性和适用叠加原理。在控制系统中,若至少有一个元件具有非线性特性,则称该系统为非线性控制系统。非线性系统一般不具有齐
6、次性,也不适用叠加原理,而且它的输出响应和稳定性与输入信号和初始状态有很大关系。111.2.3定值控制系统、伺服系统和程序控制系统定值控制系统的输入信号是恒值,要求被控变量保持相对应的数值不变。伺服系统的输入信号是变化规律未知的任意时间函数,系统的任务是使被控变量按照同样规律变化并与输入信号的误差保持在规定的范围内程序控制系统中的输入信号是按已知的规律(事先规定的程序)变化的,要求被控变量也按相应的规律随输入信号变化,误差不超过规定值。121.2.4连续控制系统和离散控制系统控制系统中各部分的信号若都是时间t的连续函数,
7、则称这类系统为连续控制系统。在控制系统各部分的信号中只要有一个是时间t的离散信号,则称这类系统为离散控制系统。131.3自动控制理论的发展历史发展初期以反馈理论为基础的自动调节原理，主要用于工业控制。发展中期（二战前后）形成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，线性定常系统的分析与控制。20世纪60年代形成以状态空间法为基础的现代控制理论，主要研究多变量、时变系统的分析与控制。20世纪80年代以后研究最优控制、智能控制、大系统控制、非线性系统等141.4工程控制问题的基本要求1.稳定性稳定性是保证控制
8、系统正常工作的先决条件,是控制系统的重要特性。所谓稳定性是指控制系统偏离平衡状态后,自动恢复到平衡状态的能力。2.准确性准确性就是要求被控量和设定值之间的误差达到所要求的精度范围。准确性反映了系统的稳态精度,通常控制系统的稳态精度可以用稳态误差来表示。3.快速和平稳性15小结本章主要讨论了四个方面的内容:1．自动控制
