自動(dòng)控制原理1-2

1、 主講人：黃鳳芝 Tel:E_mail: l課程性質(zhì) 專業(yè)基礎(chǔ)課 l學(xué)時(shí) 72學(xué)時(shí)（60 理論+12 實(shí)驗(yàn)） 4學(xué)分 l先修課程 高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、積分變換、電路、數(shù) 字電子技 術(shù)、模擬電子技術(shù) 教材介紹 前言 l自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用 自動(dòng)控制技術(shù)幾乎滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng) 域及社會生活的各個(gè)方面，是當(dāng)代發(fā)展最迅 速、應(yīng)用最廣泛、最引人注目的高科技，是 推動(dòng)新的技術(shù)革命和新的產(chǎn)業(yè)革命的關(guān)鍵技 術(shù)，在某種程度上說，自動(dòng)化是現(xiàn)代化的同 義詞。 雷達(dá)自動(dòng)跟蹤的導(dǎo)彈系統(tǒng) 無人機(jī) 人造地球衛(wèi)星發(fā)射系統(tǒng) 哈勃望遠(yuǎn)鏡特殊地衛(wèi)星 交通系統(tǒng) 汽車自動(dòng)化生產(chǎn)線 控制理論 控制理論是研究自動(dòng)

2、控制共同規(guī)律的技術(shù)科 學(xué)。 經(jīng)典控制理論經(jīng)典控制理論 現(xiàn)代控制理論（智能控制理論）現(xiàn)代控制理論（智能控制理論） 以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)， 研究單輸入研究單輸入-單輸出單輸出 定?？刂葡到y(tǒng)的分析定常控制系統(tǒng)的分析 與設(shè)計(jì)問題與設(shè)計(jì)問題 以狀態(tài)空間法為基礎(chǔ)，研以狀態(tài)空間法為基礎(chǔ)，研 究多輸入究多輸入-多輸出時(shí)變、多輸出時(shí)變、 非線性、高精度、高效能非線性、高精度、高效能 控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)問控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)問 題題 發(fā)展概況1 1788年 英國瓦特 飛球調(diào)節(jié)器 公認(rèn)的第一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng) 1868年 麥克斯韋爾“論調(diào)速器”公認(rèn)為自動(dòng)控制理論的開端 1875年 英國勞斯提出代數(shù)穩(wěn)定判

3、據(jù) 勞勞斯穩(wěn)定判據(jù)斯穩(wěn)定判據(jù) 1895年 德國赫爾維茲提出代數(shù)穩(wěn)定判據(jù) 1892年 俄國李雅普諾夫提出穩(wěn)定性定義和兩個(gè)穩(wěn)定判據(jù) 1932年 美國奈奎斯特提出奈氏穩(wěn)定判奈氏穩(wěn)定判據(jù)據(jù) 二戰(zhàn)中自動(dòng)火炮、雷達(dá)、飛機(jī)以及通訊系統(tǒng)的控制研究直接二戰(zhàn)中自動(dòng)火炮、雷達(dá)、飛機(jī)以及通訊系統(tǒng)的控制研究直接 推動(dòng)了經(jīng)典控制的發(fā)推動(dòng)了經(jīng)典控制的發(fā)展展 1948年，維納出版控制論，形成完整的經(jīng)典控制理論， 標(biāo)志控制學(xué)科的誕生。 發(fā)展概況2 二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，各國大力發(fā)展空間技術(shù)，經(jīng) 典控制理論不能滿足需要，需要研究新的控制理論。 這個(gè)時(shí)期，眾多的數(shù)學(xué)家、科學(xué)家投入自動(dòng)控制理論 的研究，如自動(dòng)控制科學(xué)家從力學(xué)中引進(jìn)了狀

4、態(tài)空間 的概念。 隨著電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，自動(dòng)控制理論開始進(jìn)入 “現(xiàn)代控制理論”階段。 現(xiàn)代控制理論在空間技術(shù)取得巨大成功，但由于工 業(yè)過程控制中普遍存在的不確定性和干擾，難以取得 預(yù)期的效果。模擬人的控制技術(shù)智能控制。 發(fā)展概況3 本課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容 l 基本內(nèi)容基本內(nèi)容控制論的基本理論、方法、控制論的基本理論、方法、 特點(diǎn)、綜合設(shè)計(jì)方法。特點(diǎn)、綜合設(shè)計(jì)方法。 l 研究對象研究對象自動(dòng)控制系統(tǒng)，揭示自動(dòng)控自動(dòng)控制系統(tǒng)，揭示自動(dòng)控 制系統(tǒng)中存在的信息轉(zhuǎn)換、傳遞和制系統(tǒng)中存在的信息轉(zhuǎn)換、傳遞和反饋反饋。 控制系統(tǒng) 基本概念 連續(xù)系統(tǒng) 離散系統(tǒng) 時(shí)域法 復(fù)域法 頻域法 快 穩(wěn) 準(zhǔn) 第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論

5、 第二章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 第三章 線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法 第四章 線性系統(tǒng)的根軌跡法 第五章 線性系統(tǒng)的頻域分析法 第六章 線性系統(tǒng)的校正方法 第七章 線性離散系統(tǒng)的分析 第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論 1-1 自動(dòng)控制的基本原理 1-2 自動(dòng)控制系統(tǒng)示例 1-3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類 1-4 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求 1-5 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)工具 1-1 自動(dòng)控制的基本原理 一、基本概念一、基本概念 1.控制（控制（Control）：根據(jù)某種原理或方法，）：根據(jù)某種原理或方法， 使特定對象（使特定對象（被控對象被控對象）的某些物理量（）的某些物理量（被被 控量控量）按照預(yù)期規(guī)律變化的操縱過程。）

6、按照預(yù)期規(guī)律變化的操縱過程。 2.人工控制（人工控制（Manual Control）：由人直接）：由人直接 或間接操作執(zhí)行裝置的控制方式。或間接操作執(zhí)行裝置的控制方式。 3.自動(dòng)控制自動(dòng)控制（Automatic Control）：）：是指在 沒有人直接參與的情況下，利用自動(dòng)控制裝 置（或稱為控制裝置或控制器），使機(jī)器、 設(shè)備或生產(chǎn)過程（統(tǒng)稱為被控對象）的某個(gè) 工作狀態(tài)或參數(shù)（稱為被控量）自動(dòng)地按照 預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。 4.自動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng) （Control System）：）：是由 被控對象被控對象和自動(dòng)控制裝置自動(dòng)控制裝置按一定方式聯(lián)結(jié)起 來的，以完成某種自動(dòng)控制任務(wù)的有機(jī)整體。 自動(dòng)

7、控制系統(tǒng)控制原理方框圖 控制控制 對象對象 執(zhí)行裝置執(zhí)行裝置控制器控制器 測量裝置測量裝置 控制器控制器 比較環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié) 輸入量輸入量 偏差偏差 測量值測量值 輸出量輸出量 控制量控制量 擾動(dòng)量擾動(dòng)量 控制動(dòng)作控制動(dòng)作 廣義對象廣義對象 自動(dòng)控制裝置自動(dòng)控制裝置 元素：元素： （1 1） ：元件：元件 （2 2） ：信號（物理量）及傳遞方向：信號（物理量）及傳遞方向 （3 3） ：比較點(diǎn)（信號疊加）：比較點(diǎn)（信號疊加） （4 4） ：引出點(diǎn)（分支、信號強(qiáng)度）：引出點(diǎn)（分支、信號強(qiáng)度） （5 5）+/- +/- ：符號的意義（正、負(fù)反饋）：符號的意義（正、負(fù)反饋） 二、二、控制系統(tǒng)中常用的名詞

8、控制系統(tǒng)中常用的名詞術(shù)語術(shù)語 輸入量輸入量:泛指對系統(tǒng)的輸出量有直接影響的外界 輸入信號,既包括控制信號又包括擾動(dòng)信號。其 中控制信號又稱控制量、參考輸入、或給定值。 輸出輸出量量: :是指反饋控制系統(tǒng)中被控制的物理量,它 與輸入信號之間有一定的函數(shù)關(guān)系。 反饋反饋量量: :將系統(tǒng)(或環(huán)節(jié))的輸出信號經(jīng)變換、處 理送到系統(tǒng)(或環(huán)節(jié))的輸入端的信號,稱為反饋信 號。若此信號是從系統(tǒng)輸出端取出送入系統(tǒng)輸入 端,這種反饋信號稱主反饋信號。而其它稱為局 部反饋信號。 偏差偏差: :控制輸入信號與主反饋信號之差。控制輸入信號與主反饋信號之差。 誤差誤差: :它指系統(tǒng)輸出量的實(shí)際值與希望值之它指系統(tǒng)輸出量

9、的實(shí)際值與希望值之 差。系統(tǒng)希望值是理想化系統(tǒng)的輸出，實(shí)際差。系統(tǒng)希望值是理想化系統(tǒng)的輸出，實(shí)際 上并不存在上并不存在, ,它只能用與控制輸入信號具有它只能用與控制輸入信號具有 一定比例關(guān)系的信號來表示。在單位反饋情一定比例關(guān)系的信號來表示。在單位反饋情 況下況下, ,希望值就是系統(tǒng)的輸入信號希望值就是系統(tǒng)的輸入信號, ,誤差信號誤差信號 等于偏差信號。等于偏差信號。 擾動(dòng)擾動(dòng)量量: :除控制信號以外除控制信號以外, ,對系統(tǒng)的輸出有影對系統(tǒng)的輸出有影 響的信號。響的信號。 三、反饋控制系統(tǒng)三、反饋控制系統(tǒng) 1. 1.反饋控制系統(tǒng)的基本組成部分反饋控制系統(tǒng)的基本組成部分 輸入量輸入量 串聯(lián)校正

10、串聯(lián)校正 元件元件 放大放大 元件元件 執(zhí)行執(zhí)行 元件元件 被控被控 對象對象 擾動(dòng)擾動(dòng) 并聯(lián)并聯(lián) 校正元件校正元件 反饋元件反饋元件 輸出量輸出量 比較比較 元件元件 e(t) 偏差偏差 信號信號 主反饋信號主反饋信號b(t) 測量反饋元件測量反饋元件 主反饋主反饋 局部反饋局部反饋 ( )c t ( )r t給定給定 元件元件 被控對象（被控過程）被控對象（被控過程）又稱控制對象或受控對象，又稱控制對象或受控對象， 指需要對它的某個(gè)特定的量進(jìn)行控制的設(shè)備或過程。指需要對它的某個(gè)特定的量進(jìn)行控制的設(shè)備或過程。 被控對象的輸出變量是被控對象的輸出變量是被控變量被控變量，常常記作輸出信號，常常記

11、作輸出信號 或輸出量?；蜉敵隽?。被控對象除了受到控制作用外，還受到外被控對象除了受到控制作用外，還受到外 部擾動(dòng)作用。部擾動(dòng)作用。 給定元件給定元件其作用是給出與期望的輸出相對應(yīng)的系其作用是給出與期望的輸出相對應(yīng)的系 統(tǒng)輸入量，是一類產(chǎn)生系統(tǒng)控制指令的裝置。統(tǒng)輸入量，是一類產(chǎn)生系統(tǒng)控制指令的裝置。 測量反饋元件測量反饋元件如傳感器和測量儀表，感受或測量如傳感器和測量儀表，感受或測量 被控變量被控變量的值并把它變換為與輸入量同一物理量后，的值并把它變換為與輸入量同一物理量后， 再反饋到輸入端以作比較。再反饋到輸入端以作比較。 比較元件比較元件比較輸入信號與反饋信號，以產(chǎn)生反映比較輸入信號與反饋信

12、號，以產(chǎn)生反映 兩者差值的偏差信號。兩者差值的偏差信號。 放大元件放大元件將微弱的信號作線性放大。將微弱的信號作線性放大。 校正元件校正元件也叫補(bǔ)償元件，它是按某種函數(shù)規(guī)律變也叫補(bǔ)償元件，它是按某種函數(shù)規(guī)律變 換控制信號，以利于改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)或靜態(tài)性換控制信號，以利于改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)或靜態(tài)性 能。能。 執(zhí)行元件執(zhí)行元件根據(jù)偏差信號的性質(zhì)執(zhí)行相應(yīng)的控制作根據(jù)偏差信號的性質(zhì)執(zhí)行相應(yīng)的控制作 用，以便使被控制量按期望值變化。如電動(dòng)機(jī)、氣用，以便使被控制量按期望值變化。如電動(dòng)機(jī)、氣 動(dòng)控制閥等。動(dòng)控制閥等。 例子 1.人取書 輸入信號 眼睛大腦 手、手 臂 眼睛 + （書的位置） 輸出量 （手的

13、位置） 方框圖 2.龍門刨床速度控制系統(tǒng) 比較電 路 放大器觸發(fā)器晶閘管電動(dòng)機(jī) n 測試發(fā) 電機(jī) 方框圖 四、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本控制方式四、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本控制方式 控制系統(tǒng)的類型很多，它們的結(jié)構(gòu)類型和 所完成的任務(wù)也各不相同?？刂葡到y(tǒng)中最常 見的兩種控制方式是開環(huán)控制開環(huán)控制和閉環(huán)控制閉環(huán)控制， 這兩種控制的組合即為復(fù)合控制復(fù)合控制，相對 應(yīng)的控制系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制 系統(tǒng)和復(fù)合控制系統(tǒng)。 自動(dòng)控制理論主要研究自動(dòng)控制理論主要研究閉環(huán)閉環(huán)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) （1）反饋控制方式）反饋控制方式閉環(huán)控制閉環(huán)控制 閉環(huán)控制的定義是有被控制量反饋的控制,其原理 框如圖所示。從系統(tǒng)中信號流向看

14、,系統(tǒng)的輸出信號 沿反饋通道又回到系統(tǒng)的輸入端,構(gòu)成閉合通道,故稱 閉環(huán)控制系統(tǒng),或反饋控制系統(tǒng)。 前前/ /正向通道正向通道 反反/ /負(fù)向通道負(fù)向通道 這種控制方式,無論是由于干擾造成,還是由 于結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化引起被控量出現(xiàn)偏差,系 統(tǒng)就利用偏差利用偏差去糾正偏差,故這種控制方式 為按偏差調(diào)節(jié)按偏差調(diào)節(jié)。 閉環(huán)控制系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)突出優(yōu)點(diǎn)是利用偏差來糾 正偏差,使系統(tǒng)達(dá)到較高的較高的控制精度控制精度。 閉環(huán)控制的缺點(diǎn)缺點(diǎn)引入反饋增加了系統(tǒng)的增加了系統(tǒng)的 復(fù)雜性復(fù)雜性，如果閉環(huán)系統(tǒng)參數(shù)的選取不適當(dāng)， 系統(tǒng)可能會產(chǎn)生振蕩，甚至系統(tǒng)失穩(wěn)而無法 正常工作，這是自動(dòng)控制理論和系統(tǒng)設(shè)計(jì)必 須解決的重要問

15、題。 （2）開環(huán)控制 開環(huán)控制系統(tǒng)是指無被控量反饋無被控量反饋的控制系統(tǒng),即 需要控制的是被控對象的某一量(被控量),而測量的 只是給定信號,被控量被控量對于控制作用沒有任何影沒有任何影 響響的系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)如圖所示。 這種控制優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)穩(wěn)定性好結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)穩(wěn)定性好， 調(diào)試方便，成本低。因此，在輸入量和輸出 量之間的關(guān)系固定，且內(nèi)部參數(shù)或外部負(fù)載 等擾動(dòng)因素不大，或這些擾動(dòng)因素可以預(yù)測 并進(jìn)行補(bǔ)償?shù)那疤嵯?，?yīng)盡量采用開環(huán)控制 系統(tǒng). 缺點(diǎn)抗干擾性能抗干擾性能差。差。當(dāng)對象或控制裝置 受到外部干擾,或工作中特性參數(shù)發(fā)生變化, 會直接影響被控量,而無法自動(dòng)補(bǔ)償無法自動(dòng)補(bǔ)償。因此, 系統(tǒng)的

16、控制精度難以保證控制精度難以保證。意味著對受控對意味著對受控對 象和其它控制元件的象和其它控制元件的技術(shù)要求較高技術(shù)要求較高。 （3）復(fù)合控制 控制器控制對象 擾動(dòng) 輸出量輸入量 補(bǔ)償器 控制器控制對象 擾動(dòng) 輸出量輸入量 補(bǔ)償器 1-2 自動(dòng)控制系統(tǒng)示例 函數(shù)記錄儀 放大器 變換器 伺服 電動(dòng)機(jī) 齒輪系 繩輪 記錄筆 測速 發(fā)電機(jī) 測量 電路 _ 位移L L 函數(shù)記錄儀方框圖 電阻爐微型計(jì)算機(jī)溫度控制系統(tǒng) 計(jì)算機(jī) 控制量 給定溫度 D/A變 換器 觸發(fā)器 晶閘管 導(dǎo)通角 電阻絲 爐溫 熱電偶 A/D變 換器 放大 濾波 電流 電流 電流 溫度 數(shù)值 方框圖 鍋爐液位控制系統(tǒng) 方框圖 給定值

17、調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)閥鍋爐 測量 變送器 _ 液位 擾 動(dòng) + 水 耗汽量=給水量 偏差值 自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖的繪制關(guān)鍵 工作原理工作原理 輸入量輸入量輸出量輸出量 被控對象被控對象 中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié) 信號傳遞信號傳遞 1-3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類 常用的自動(dòng)控制系統(tǒng)分類方法常用的自動(dòng)控制系統(tǒng)分類方法 按控制方式來分按控制方式來分 按描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)方程分按描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)方程分 按系統(tǒng)參數(shù)是否隨時(shí)間變化分按系統(tǒng)參數(shù)是否隨時(shí)間變化分 按系統(tǒng)輸入信號的變化規(guī)律不同來分按系統(tǒng)輸入信號的變化規(guī)律不同來分 按信號的傳遞是否連續(xù)分按信號的傳遞是否連續(xù)分 （1）開環(huán)控制系統(tǒng)）開環(huán)控制系統(tǒng) （2）閉環(huán)控制系統(tǒng)）閉環(huán)控制系統(tǒng)

18、 （3）復(fù)合控制系統(tǒng)）復(fù)合控制系統(tǒng) 1、按控制方式來分 2.按描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)方程分 （1）線性系統(tǒng)：組成系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)的輸入 輸出特性都是線性線性的，可用一個(gè)或一組線性線性 微分方程微分方程來描述系統(tǒng)輸入和輸出之間輸入和輸出之間關(guān)系。 線性系統(tǒng)的主要特征是具有齊次性齊次性和疊加性。疊加性。 1 0111 1 0111 ( )( )( )( ) ( )( )( )( ) nn nnnn mm mmmm ddd ac tac tac ta c t dtdtdt ddd br tbr tbr tb r t dtdtdt 其中， 為被控量， 為輸入量( )c t ( )r t 011011 , , ,

19、, , , , nnmm aaaabbbb 為系數(shù) 011 011 11 11 ()()()( ) ()()()( ) nn mm a c kna c knac ka c k b r kmbr kmbr kb r k ( ), ( )r kc k為輸入量和輸出量的采樣序列 , ()m mnn 為差分方程的次數(shù) （2）非線性系統(tǒng)：系統(tǒng)中只要有一個(gè)元器只要有一個(gè)元器 件件的特性不能用不能用線性微分方程描述其輸入和輸入和 輸出關(guān)系輸出關(guān)系,則稱為非線性系統(tǒng)。非線性微分 （或差分）方程描述其特性。 非線性微分方程特點(diǎn)：系數(shù)與變量有關(guān)，或 方程中含有變量及其導(dǎo)數(shù)的高次冪或乘積項(xiàng) 2 ( )( ) ( )

20、( )( )y ty t y ty tr t 飽和非線性死區(qū)非線性 間隙非線性繼電器非線性 3、按系統(tǒng)參數(shù)是否隨時(shí)間變化分 l（1）定常系統(tǒng)定常系統(tǒng)：如果描述系統(tǒng)特性的微分方微分方 程中各項(xiàng)系數(shù)都是與時(shí)間無關(guān)的常數(shù)程中各項(xiàng)系數(shù)都是與時(shí)間無關(guān)的常數(shù), ,則稱為 定常系統(tǒng)。該類系統(tǒng)只要輸入信號的形式不 變,在不同時(shí)間輸入下的輸出響應(yīng)形式是相 同的。 l（2）時(shí)變系統(tǒng)時(shí)變系統(tǒng)：如果描述系統(tǒng)特性的微分方 程中只要有一項(xiàng)系數(shù)是時(shí)間的函數(shù)系數(shù)是時(shí)間的函數(shù),此系統(tǒng)稱 為時(shí)變系統(tǒng)。 4、按系統(tǒng)輸入信號的變化規(guī)律不同來分 （） l（1）恒值控制恒值控制系統(tǒng)：系統(tǒng)：這類系統(tǒng)的輸入信號為一常輸入信號為一常 數(shù)數(shù)，擾

21、動(dòng)使被控量偏離理想值而出現(xiàn)偏差，利用偏差利用偏差 該系統(tǒng)可使被控量回復(fù)到理想值使被控量回復(fù)到理想值或接近理想值。上 述的爐溫閉環(huán)控制系統(tǒng)、鍋爐液位控制系統(tǒng)均屬于此 類系統(tǒng)。 l（2）隨動(dòng)系統(tǒng)（跟蹤系統(tǒng)）：隨動(dòng)系統(tǒng)（跟蹤系統(tǒng)）：這類系統(tǒng)的輸入量輸入量 是預(yù)先未知的隨時(shí)間任意變化的函數(shù)未知的隨時(shí)間任意變化的函數(shù)，要求被控量被控量 以盡可能小的誤差跟隨輸入量以盡可能小的誤差跟隨輸入量的變化，又稱為跟蹤 系統(tǒng)。重點(diǎn)研究被控量跟隨的快速性和準(zhǔn)確性。如函 數(shù)記錄儀，雷達(dá)天線的自動(dòng)跟蹤系統(tǒng) （3）程序控制系統(tǒng)：程序控制系統(tǒng)：這類系統(tǒng) 的輸入量為輸入量為 按預(yù)定的規(guī)律隨時(shí)間變化的函數(shù)按預(yù)定的規(guī)律隨時(shí)間變化的函

22、數(shù)，要求被控被控 量迅速、準(zhǔn)確地加以復(fù)現(xiàn)。量迅速、準(zhǔn)確地加以復(fù)現(xiàn)。如機(jī)械加工中的 數(shù)控機(jī)床工作臺移動(dòng)系統(tǒng)。 5、按信號的傳遞是否連續(xù)分 （1）連續(xù)系統(tǒng)連續(xù)系統(tǒng)：這類系統(tǒng)中所有元件的信號所有元件的信號都 是隨時(shí)間連續(xù)變化隨時(shí)間連續(xù)變化的,信號的大小均是可任意取 值的模擬量模擬量,稱為連續(xù)系統(tǒng)。 （2）離散系統(tǒng)離散系統(tǒng)：這類系統(tǒng)在信號傳遞過程中有 一處或多處的信號是脈沖序列脈沖序列或數(shù)碼形式數(shù)碼形式。 若系統(tǒng)采用了采樣開關(guān),將連續(xù)信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散 的脈沖形式的信號,此類系統(tǒng)稱為采樣控制系采樣控制系 統(tǒng)或脈沖控制系統(tǒng)統(tǒng)或脈沖控制系統(tǒng)。若采用數(shù)字計(jì)算機(jī)或數(shù) 字控制器,其離散信號是以數(shù)碼形式傳遞的,此 類

23、系統(tǒng)稱為數(shù)字控制系統(tǒng)數(shù)字控制系統(tǒng)。 1-4 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求 一、基本要求 對于不同類型的控制系統(tǒng)，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參 數(shù)已知的情況下，研究的內(nèi)容研究的內(nèi)容都是系統(tǒng)在典典 型輸入信號下型輸入信號下，被控量變化的全被控量變化的全過程過程。 對每一類被控量變化的全過程提出的共同 基本要求都是一樣的，穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn) 確性，即穩(wěn)、快、準(zhǔn)確性，即穩(wěn)、快、準(zhǔn)。 （1）穩(wěn)定性 穩(wěn)定工作是所有自動(dòng)控制系統(tǒng)的最基本要求, 是系統(tǒng)能否工作的前題。不穩(wěn)定的系統(tǒng)根本 無法完成控制任務(wù)。 線性自控系統(tǒng)的穩(wěn)定性是由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù) 覺定的，與外界因素?zé)o關(guān)。 穩(wěn)定的控制系統(tǒng)，被控量偏離期望值初始偏 差

24、隨時(shí)間的增長逐漸減小并趨于零；不穩(wěn)定 系統(tǒng)的初始偏差隨時(shí)間增長而發(fā)散。 單調(diào)過程單調(diào)過程衰減振蕩衰減振蕩 等幅振蕩等幅振蕩 漸擴(kuò)振蕩漸擴(kuò)振蕩 不穩(wěn)定不穩(wěn)定 穩(wěn)定穩(wěn)定 穩(wěn)定穩(wěn)定 不穩(wěn)定不穩(wěn)定 （2）快速性 自動(dòng)控制系統(tǒng)其動(dòng)態(tài)過程多屬于衰減振蕩衰減振蕩情 況?？刂葡到y(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程不僅要是穩(wěn)定的， 并且希望過渡過程時(shí)間過渡過程時(shí)間（又稱調(diào)整時(shí)間調(diào)整時(shí)間）越 短越好（快速性快速性），最大振蕩幅度（用超調(diào)超調(diào) 量衡量量衡量）越小越好，衰減得越快越好（用衰衰 減比衡量減比衡量）。 （3）準(zhǔn)確性 指系統(tǒng)在過渡過程結(jié)束后，偏差的最終值的偏差的最終值的 大小，稱為穩(wěn)態(tài)誤差大小，稱為穩(wěn)態(tài)誤差，它是衡量系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精 度的重要指標(biāo)。穩(wěn)態(tài)誤差穩(wěn)態(tài)誤差越小，表示系統(tǒng)的 準(zhǔn)確性越好，被控量（輸出量）的期望值與 實(shí)際值之間的差值就越小。 二、典型外作用 為了能對不同的控制系統(tǒng)的性能用統(tǒng)