自动控制理论基础 教学课件 作者 左为恒 周林 演示文稿1（第1章）.ppt

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1、《自动控制理论基础》第一讲1第1章自动控制理论简介1-1概述自动控制理论主要分为二大部分：经典控制理论现代控制理论经典控制理论主要用于研究：SISO线性定常系统的分析和综合；使用了两种基本方法：频域法和根轨迹法；分析方法一般是间接的：即从时域到频域；综合方法一般采用试探法，很难求得最优解。2现代控制理论主要用于研究：MIMO系统、时变系统、非线性系统的分析和综合；分析方法是直接的,即采用时域的状态空间分析法；能够得到最优解。1-2开环控制和闭环控制一、开环控制系统输入量被控对象控制器输出量控制量3开环控制只存在控制器对被控对象的正作用，而无反馈作用。二

2、、闭环控制系统控制器被控对象测量元件输入量+-输出量利用负反馈构成闭环系统，能提高系统跟踪给定的能力，减小系统的误差。4例1：直流电动机控制系统分析。=ConstE+_+_电动机测速机I其中：为电动机结构系数(在磁通不变时，Ce=Keφ,Ke为电动机电势系数)。5在系统开环时：若ur=6.1vu=150vR=0.5Ω(1)当I=0（空载）n=1500转/分伏.分/转(2)当I=30A，则nI01500135030=1350转/分此时，转速下降了很多。6E+_+_电动机测速机I当系统闭环后，则空载时测得：n=1500转/分=6Vu=150V7若加载后，I

3、=30A，问此时n=？而解出：n=1497转/分当通过负反馈构成闭环系统后，随着负载的增加，转速下降很少，说明闭环后，系统的负载能力和跟踪精度得到极大的提高。8例2：如下图所示为调速系统的方框图，图中。当输入电压为10V时，试求输出的希望值。+-放大器电动机转速计91-3自动控制系统的分类一、按输入信号的特征分类1、恒值调节（自镇定、自动调整）系统系统的输入（给定setpoint）保持为常值.例如：空气调节控制系统2、随动系统系统给定（sp）总是不断变化.例如：调速系统（电梯控制系统）二、其他分类101、线性系统与非线性系统若系统的动态特性方程能用线性

4、微分方程来描述，则是线性系统，否则是非线性系统。2、连续系统与离散系统连续系统：系统中各元件的输入/输出关系均是时间t的连续函数的系统。离散系统：系统各部分的信号均以脉冲序列或数码的形式传递的系统。3、定常系统与时变系统114、SISO系统与MIMO系统1-4控制系统的设计原则一、对控制系统的一般要求1、稳定性绝对稳定是任一控制系统能否实际工作的必要条件控制理论给出了判断系统稳定性的方法，并指出稳定性与控制规律及参数间的关系。122、快速性（暂态响应指标）快速性是系统对暂态响应时的要求。一般说来，在扰动或输入的作用下，总希望系统的调整时间短，超调量小，

5、以便快速跟踪输入，迅速克服扰动。3、准确性（稳态响应指标）指系统在稳态时，系统的精度（用稳态误差来表示）。二、设计的基本问题13扰动输入偏差输出反馈设计的基本问题是：给定被控对象的数学模型，和要求的性能指标，去解决：141、决定出一种合适的控制规律及相应参数；2、能从系统的数学模型近似地估计系统的时域响应；3、若结果不能满足要求，应能指明改善系统性能的途径；4、能为控制系统的CAD或仿真创造条件。151.4习题:3、416再见17