最新控制原理0101PPT课件.ppt

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1、控制原理0101本课程又称：自动控制原理或古典控制理论INENGLISH:CONTROLTHEORY9/9/202121.控制理论的基本概念CHAPTER1BASICCONCEPTINCONTROLTHEORY9/9/202131.1自动控制系统的概念CONCEPTOFTHEAUTOMATICCONTROLSYSTEM②系统(SYSTEM)系统一词是广义的，通常(较公认地)认为它是人为划分的、若干元素为了某种目的、有机地相互结联的一个整体，其结联关系也是人为。这个定义指出了系统的三个基本属性，即：(1)人为目的性；(2)整体性；(3)元素间的关联性。在控制系统中，由于系统状态

2、变化不能在瞬间内完成，故控制系统是时变的——具有动态性质。9/9/20217因此，控制系统具有四个特性：人为目的性；整体性；关联性；动态性1.1自动控制系统的概念CONCEPTOFTHEAUTOMATICCONTROLSYSTEM②系统(SYSTEM)9/9/20218信息——系统处于某一运动状态时，元素表现出来的消息、情报或数据。元素不同，信息可能不同；信息既不是物质，也不为能量，它是一个十分抽象的概念，是系统内涵的表征。1.1自动控制系统的概念CONCEPTOFTHEAUTOMATICCONTROLSYSTEM信号——用于传递、传送信息的载体，信号以一定的物质形式出现。③

3、信息(INFORMATION)、信号(SIGN)9/9/20219如:某工地传来“嘭铛、嘭铛、…”打桩声，声音是信号，声音的内容是信息，此信息反映出：该工地使用的打桩机是一种落后的柴油打桩机，······等信息.9/9/202110对控制系统的研究，关心的不是质、能的传送，而在于信息的传递、转换对系统的作用如何、规律如何；当然，信息的传送靠其载体——信号来实现，而信号又以一定形式的质、能内容出现。此两点正是控制理论有别于传动理论的所在。因此，研究控制理论是从信息、物质、能量的综合内涵这一全新观念来进行的；在进行控制理论一般理论研究时，不能说它有多少千瓦、多少千克，而主要在于研

4、究:(1)信息之间的关联性如何?(2)信号里包涵着什么内容的信息?9/9/202111(THEBASICCONSTRUCTIONOFCONTROLSYSTEM)控制系统基本结构按所选被控制对象与系统的输入（又称指令）是否有反馈通道的存在分为:开环控制系统和闭环控制系统两大类。1.2控制系统的基本结构9/9/2021121.2.1系统及模型1.2控制系统的基本结构组成系统的各个部分,可以是元件,也可以是下一级的系统,后者称为“子系统”;而整个系统又可以是上一层系统的子系统.进行系统分析，须：1.了解系统的组成各部分2.了解各部分间的相互作用关系“系统”一词已在前面定义。注意：一

5、个系统的特性并不能看成是组成它的元件或子系统的特性中简单总和.比起元件或子系统的特性来,系统特性要复杂得多,丰富得多.9/9/202113下图所示系统比原“子系统”的组合复杂得多。mf(t)ky(t)图1.2.1M-K系统模型M-K系统在初始位移或初始速度的作用下,会开始“简谐振动”,即质块M按照正弦或余弦规律做往复运动,这是由于质块与弹簧两者结合在一个系统中相互作用而造成的,分别研究两个元件,无论如何也得不出这一结论。1.2.1系统及模型1.2控制系统的基本结构9/9/2021141.2.1系统及模型1.2控制系统的基本结构静态模型与动态模型动态模型——描述系统在输入作用下

6、，输出随时间变化规律的模型。静态模型——描述系统在恒输入或缓慢变化的输入作用下，输出规律的模型。当mf(t)cky(t)b)图2.1.2MCK系统模型对图2.1.2的物理模型，运动方程：9/9/2021151.2.2系统内部反馈1.2控制系统的基本结构内在反馈反映系统内部各参数之间互为因果的内在联系关系.联系的实质就是信息的传输与交换。系统之所以表现出处于运动状态之中，就是因为元素之间有着联系、有着信息的传输与交换，就是因为反映系统情况的状态变量之间有着联系、有着信息传输与交换。正是这些信息的传输与交换，才使状态变量发生变化，从而形成系统的动态历程，形成系统及其输入、输出三者

7、之间的动态关系。这正是“外因是变化的条件，内因是变化的根据，外因通过内因而起作用”这一唯物辩证观点的体现。系统本身信息的反馈就是系统处于运动状态的内因。反馈——一个系统的输出部分或全部地被反过来用于控制系统的输入，就称为系统的反馈。9/9/2021161.2控制系统的基本结构1.2.2系统内部反馈MCK系统：经移项处理，得9/9/2021171.2控制系统的基本结构1.2.2系统内部反馈MCK系统图1.3.3系统本身信息传输与交换(a)9/9/2021181.2控制系统的基本结构1.2.2系统内部反馈M