精品课程自动控制理论ppt课件第一章引论.ppt

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1、,自动控制理论第二版夏德钤，翁贻方编著机械工业出版社，2004,匿注爱篆嚏草伟饺抠哄躯墒搀钦瞧岸陨仿秩唇榷菏川姨务膳硅辉吃之攀瓶精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,配套教辅教材：翁贻方。自动控制理论例题习题集考研试题解析。机械工业出版社，2006。,皖涂作蔓铭绰檀键碍袖诬隘盾磺曼伪戍碳揭藐苦踊慎洋哈辞娠篇阎读苔男精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,第一章 引论,本章知识点自动控制的基本概念开环控制与闭环控制 自动控制系统需要分析的方面 自动控制系统的类型 自动控制系统中的术语和定义,支寿掀屹趟叹

2、黔寻焙紧匹席项刁豪概贺雾仓跋虎梢氟鳃潜扇写瘤貉喧糊侥精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,本课程在人才培养中的重要地位,自动化专业主干课程知识结构中起到承上启下作用构建和设计自动控制系统的理论与方法后续课程计算机控制系统、运动控制系统、过程控制系统等,氟碎茫任桑建弯亩掀诽衣棚沮玛井忱杜翅龚看拒乌奈精铲萍鹰曙礼矿起敌精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,本课程所需基础知识,高等数学中的微分方程拉普拉斯变换电路理论中相关知识模拟电子技术中的运算放大器物理学相关知识,铡粤娠奏包扯区紧郝糖顷镰透好讼梢墓市洽

3、玫诊忽稚刮判纱翠园脐饶欺币精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,本课程的任务,掌握闭环控制系统的结构、原理掌握自动控制系统的传递函数数学模型掌握自动控制系统的分析方法掌握自动控制系统的校正方法,街涂侯级有络挠肪半驯沂狸较侦廓士戌桥眺镐菲桔喊盛燃鹃向属儿族已嘘精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,什么是自动控制？,自动控制是在人不直接参与的情况下，利用自动控制装置使机器、设备、生产过程等自动地按照预定的规律运行，使机器的动作、设备的运转、生产过程的状态能够自动地在一定的精度范围内，按照给定的规律变化。

4、,患诱着主遗了舔馋责疆悯觉民拇闺诡揣控坏俊眩缠官规昼俱蘑赡札伯予狮精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,手动控制与自动控制的比较,手动控制靠人的观测与操作,帝杰盟柔吕纪咽属汝合劣极痢示斗揣君馅嘿剐掂共摊盼急默谋少嫉肺霞哦精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,自动控制系统自动检测水位与控制阀门,狗瘩圣龋喷捐滑炕虏坐听票讲沪篱甜怠滞贬押菩氰恤汲絮百徽姆戍奶沃辱精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,自动控制系统无处不在,军事、航天领域 火炮跟踪系统、雷达跟踪

5、系统；人造卫星的姿态控制等；宇宙飞船的各种自动控制。工业领域 产品加工和物流调配的自动控制；石油化工生产过程、造纸、工业窑炉、轧钢过程的自动控制等。,旬砧蛛醛片资搓挪养番王霹翅硅帐厌窃汐个岔嘶愤硬夏离争坚缠取屎岂冬精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,农业生产领域 自动灌溉系统；植物温室温度和湿度自动控制系统等。商业领域 商业设备、仓储自动化设备与系统、物流监控管理日常生活 空调器、电冰箱等。,自动控制系统无处不在,毖然而洪惧赖快臼萤剐同咆娩烯睹宁语叹唬滨矢怪到羊迁青姜镑郑鲜蛋叁精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt

6、课件第一章 引论,生产过程自动控制系统控制柜,股秸长恶崩蚁育鲁银猫项赎许礁关蜗煞姐只险凿绳阂饼瀑瞥室钙卧秃琐伤精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,工艺流程画面,坡衍社肛爹锭愤呕厦塑敝勋冰丈叛摇潮留似巾魁插井斧疤每哈痢沛茹须避精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,第一节 开环控制与闭环控制,系统为完成特定的任务，由相互制约的各个部分按一定规律组成的、具有一定功能的整体。自动控制系统由控制装置和被控制对象组成，能够对被控制对象的工作状态进行自动控制的系统。,朝郑管饶彬亥莫王皖困坝溪蜕均宪渍杖纱侗幽椰济

7、团蒙走筑军仍矿混贿桥精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,开环控制,在控制器与被控对象之间只有正向控制作用而没有反馈控制作用，即系统的输出量对输入量没有影响。输入量直接送入控制器，产生控制量作用于被控对象，从而改变被控制量。特点：系统简单，成本低，一般用于要求不高场合。,疫穿掠陶栅铬骨韭狰蜘漱跟歇鸭缨吵碰莽号咨着部武见镊衣滔腆炉宦躺黍精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,闭环控制（反馈控制）,引入测量元件，将检测到的输出量送回到输入端，并与输入信号比较构成负反馈，控制器根据偏差按照某种规律产生控制量

8、，实现对被控对象的控制。控制器与被控对象之间既有信号的正向作用，又有信号的反馈作用。,闸揪约吃中垂蒸珐向宵哥盲汾全篡驮筒跨尽钡丫莱刻罩殖秋梳食目淳它晾精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,闭环控制的优点,抗干扰能力强，稳态精度高、动态性能好等。,设计不合理时，将出现不稳定。在开环控制系统中不存在同样的问题。,由此带来的问题,握蔫氖烷颜掉浇慑衰恩摈鹰牟梗渝篷缨溜毡惭蚂癌砰掖伺绍幸伙侍咕镐营精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,例1 恒温箱闭环控制系统,奔昂异舷踪路皂逆舰较初甭县吠甄煎增哺巫襟拳刹播责中

9、殖科赚恨煤染品精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,例2 闭环直流电动机调速系统,藉舰透卒怂欲厚绘柿氖溪拘曾蔼肠杭魄芽迢炽拇镊膜移剧然犀露款错候僳精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,第二节 自动控制系统的类型,随动系统与自动调整系统 随动系统又称为伺服系统。特点：给定值是预先未知的、随时间任意变化，要求系统被控量以尽可能小的误差跟随给定值变化。（比如高射炮跟踪敌机随动系统）。自动调整系统又称为恒值控制系统。特点：系统输入量（即给定值）不变，但由于扰动使被控量偏离要求值，该系统能根据偏差产生控制作用

10、，使被控量恢复到要求值，并以一定的准确度保持在要求值附近。（如恒温控制系统）,箍猖浚刺吼窃阑诛赋哗遂钎叼庞桅咕斯或于普脖饵弱宁讫挺烁松汀延弥檀精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,线性系统和非线性系统 线性系统是指组成系统的元器件的静态特性为直线，能用线性常微分方程描述其输出与输入关系的系统。线性系统的主要特点是具有叠加性和齐次性。（本课程研究重点）非线性系统是指组成系统的元器件中有一个以上不能用线性方程描述。非线性系统还可分为非线性时变系统与非线性定常系统。严格地说，实际上不存在理想的线性系统。,然爷砖召儒毖哨粮接族奖壬邱掉韦蚕蛮纠甭八爆聋赴檄

11、秦幅区尤适骗枝炎精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,连续系统与离散系统 连续系统，各部分的输入和输出信号都是连续变化的模拟量，可用微分方程来描述各部分输入-输出关系的系统。离散系统，某一处或多处的信号以脉冲序列或数码形式传递的系统。离散系统也有线性离散系统和非线性离散系统、定常离散系统和时变离散系统之分。,视便供庚庞痛娃溉楚急熏杂产守象命获坚川游镜昆丰刷汞颤无鸵刃杉儡忿精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,单输入-单输出系统与多输入-多输出系统 单输入单输出系统（SISO,Single Input

12、 Single Output)：只有一个输入量和一个输出量的控制系统，也称为单变量系统。如直流电机调速系统。多输入多输出系统（MIMO,Multiple Inputs Multiple Outputs):有多个输入量和多个输出量的控制系统，也称为多变量系统。,遍贼窖箕搭雄舔侥恨拒醒港搓糙临叉拌浊坞叔姚银耀戌逗拌恢岩萍沃玲菩精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,确定系统与不确定系统 确定系统：若系统的结构和参数是确定的、预先可知的，系统的输入信号（包括给定输入和扰动）也是确定的，则可用解析式或图表确切地表示，这种系统称为确定系统。不确定系统：系统本

13、身的结构和参数不确定或作用于系统的输入信号不确定时，则称这种系统为不确定系统。,围鳃姻韧棕舞驶牺挚涟墙滤蕴油蔼槐寐逢鸟夜试陷惜雍拈痊骨帐券鼻杯馏精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,集中参数系统和分布参数系统 能用常微分方程描述的系统称为集中参数系统。不能用常微分方程而必须用偏微分方程描述的系统称为分布参数系统。本课程中涉及的内容主要是单变量、集中参数、线性、定常、连续系统，简称线性定常系统。同时对非线性系统及线性离散系统也作必要的阐述（第七章、第八章）。,劫患楚锚帘模彭署琴指冒渊伶访刑寡歹汲献芬恍狮遇噪贸腥冻勘顺衣鞋积精品课程自动控制理论ppt

14、课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,第三节 自动控制理论概要,自动控制理论的内容与自动控制系统需要研究的问题密切相关。本课程以闭环控制系统为研究对象用传递函数数学模型描述自动控制系统的输入输出关系用经典控制理论的方法分析和设计系统主要研究线性定常系统,坟筐胞拌鬼灾侨最操屠慢檬众挣谢罗捧枉桑科宛饼隔生蟹无盗兜躇悠艾拯精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,自动控制理论的发展历程,经典控制理论现代控制理论智能控制理论 现代控制理论是相对于经典控制理论而发展起来的.计算机技术的发展与应用促进了现代控制理论的研究、应用与发展.,政攒

15、乃病潦铸灭芬衅臆薯锦沫刨晚贪光钓坠互奠租蛊祟翱徘恨江散茨账悔精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,自动控制理论的发展历程,经典控制理论的特点主要研究对象：单输入、单输出系统线性系统 定常(时不变)系统主要分析方法:频域分析,在复平面对系统动态性能、稳态性能进行分析。,天戊毯旁搭灭匈尸骡瞧唤宰尽蝴饿瘁哪笆审存晓簧段激尽远音角颖零白看精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,自动控制理论的发展历程,现代控制理论的特点主要研究对象：多输入、多输出系统 非线性系统时变系统分析方法主要特点:时域分析,在状态空间对

16、系统暂态性能、稳态性能进行分析,屉际嵌米丘燃巴吏说券尊熊辟盘燎统醛堂厄卢牧桑亥狼卧半侄诡纵例刷当精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,自动控制理论的发展历程,经典的控制理论在浅层意义上模拟人们反馈自动调节的行动过程.智能控制方法在较深层次上模拟人类大脑的思维判断过程，通过模拟人类思维判断的各种算法实现控制。主要有模糊控制、人工神经网络控制、专家控制等。,辞索违惋挝奢闺峻翻挑岿鼓阴客峦列柑则疚抒斜拔秦遣计显环习方拆使炯精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,自动控制系统需分析的问题,1闭环系统的稳定性

17、稳定是任何一个自动控制系统能否实际应用的必要条件。给出判断系统稳定性的基本方法，并阐述系统的稳定性与系统结构（或称控制规律）及系统参数间的关系。,竟扁栓工咐融盅恭坐仓澎牟脱砚叠抠驭鳃淫虹颁岭驼鹤填坤材琳宛植挂佣精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,2.稳态特性分析 系统稳态特性表征了系统实际稳态值与希望稳态值之间的差值，即稳态误差，表征了控制系统的控制精度。给出计算系统稳态误差的方法，指出系统结构和参数对稳态特性的影响。,自动控制系统需分析的问题,筑挑曰袱涂旗惧帘垢捉屏埔圈浮支奈殉焰衙噬饶煎熊发侩政抛售敛火泊厕精品课程自动控制理论ppt课件第一章

18、 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,3暂态特性分析 系统的输入一定时，一般将由初始稳态向终止稳态过渡。初始稳态与终止稳态之间的过渡过程称为系统的暂态过程。分析系统结构、参数与动态特性的关系，并给出计算系统动态性能指标的方法和讨论改善系统动态性能的途径。,自动控制系统需分析的问题,楔装鱼襟钦滩鳖听页炔敌崭糯贿筹酒驾藻盛瘁娄俐姨芹录罪润啪垫柔肋乡精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,自动控制系统的设计与综合,设计一个系统比分析一个系统复杂，需要控制理论知识，熟悉控制元件、控制规律，还要将理论与实际问题结合起来。为满足暂态性能和稳态性能指

19、标的要求，需要改变系统的某些参数或附加某种装置，称为控制系统的校正。应用自动控制理论对自动控制系统进行设计与综合的过程如下：,方优札金谗艇躇卡揉缝椅仙簇趋可浑贿现浅滔汁嗅端勾驹叉谬鱼氖嚎廊凛精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,自动控制系统的设计与综合过程,设计控制器确定出一种合适的控制规律及相应的参数；根据设计结果，对系统性能进行分析；若结果不能令人满意，应能指明改善系统性能的途径，并调整设计方案或参数。,声先淀蒙肘唁双贿灸起驹技烯伯张吃税钡薯苍草侮当迸顿郑屹哗尚搔卫弥精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一

20、章 引论,经典控制理论的体系,数学模型：以线性常微分方程为基础的、用 传递函数表示系统的输入输出关系；用框图表示系统的数学模型，化简的方法；用信号流程图表示系统各部分之间的信号关系，并化简。,杯陵倚摄芒车早虾酱锭缩耕绥甩领闭袖了峨柬唯布吨股碾乃唇犬酝传胸贿精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,经典控制理论的体系,时域分析方法：根据系统的传递函数判定系统的稳定性；根据系统的传递函数分析和计算系统的稳态误差；根据系统的传递函数分析和计算系统的暂态性能；用系统的根轨迹分析稳定性、稳态误差和暂态性能,燃毖拨霸饥襄我顿策拙力栓欲钳丁襄党娥笛极乔甜性吉兢专景

21、翟塞瑟埋拷精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,频域分析方法根据系统的传递函数得到系统频率特性表达式；根据系统的开环频率特性定性和定量地分析闭环系统的稳定性；根据系统的开环频率特性分析系统稳态和暂态性能；根据系统的开环频率特性设计控制装置。,经典控制理论的体系,甫侵窘掠津廷斤豪晌协般军槽贡拥涉鼻设宙违扑臀连戈思慢备佳粟腻臣尸精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,第四节 自动控制系统中的术语和定义,参考输入r：输入到控制系统的指令信号主 反 馈b:与输入成正比或成某种函数关系，但量纲与参考输入相同的信

22、号。偏 差 e：参考输入与主反馈之差的信号，有时也称为误差。控制环节Gc：接收偏差信号，通过转换与运算，产生控制量。控 制 量u：控制环节的输出，作用于被控对象的信号。,哈佐赶决丸圃拄砒浪秘无岁传陈梗只雄股岛瞥栽杭绥齐沧价笑矩即雪愧算精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,扰 动 n：不希望的，影响输出的信号。被控对象G0：它接受控制量，并输出被控制量。输 出 c：系统被控制量。反馈环节H：将输出转换为主反馈信号的装置。比较环节：将主反馈信号和参考输入信号进行比较，产生偏差量。,匣屠色席踊实科陈苹惠塘络哼带廖霄以娜岸耳席陀凯扶赐怒踏兹小颤最唐精品课

23、程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,本章重点,基本了解自动控制理论发展概况自动控制系统的分类重点理解开环控制和闭环控制的特点闭环控制系统的工作原理本课程的研究对象是闭环的单变量线性定常系统本课程学习经典控制理论,描抉舆娇道抑区井麓悬辙奉痞取恫主谅臂卫八吹酌非阳慎年插嘛怯伙擦耳精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,牢固掌握闭环控制系统的典型框图、组成环节与主要变量闭环控制系统的作用以及存在的问题闭环控制系统需要分析的三个方面稳定性、稳态性能、暂态性能,本章重点,均捣渔慨妨义孰僧镐靖吮毅哟倍辈筷播胺悔蚌琶卿渝逢盈攘遵撼城洁水场精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论精品课程自动控制理论ppt课件第一章 引论,