自動控制原理第一章胡壽松

1、 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 信息控制類專業(yè)最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一信息控制類專業(yè)最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一自動控制原理自動控制原理電子信息學(xué)院控制理論與控制工程課程組電子信息學(xué)院控制理論與控制工程課程組 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 總學(xué)時：總學(xué)時：60學(xué)時學(xué)時 理教學(xué)時：理教學(xué)時：54學(xué)時學(xué)時 實驗學(xué)時：實驗學(xué)時：6學(xué)時學(xué)時 考核方式：閉卷考核方式：閉卷學(xué)時安排：學(xué)時安排： 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 參考書參考書2. 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 第二章第二章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)

2、模型 第三章第三章 控制系統(tǒng)的時域分析法控制系統(tǒng)的時域分析法 第四章第四章 控制系統(tǒng)的根軌跡分析法控制系統(tǒng)的根軌跡分析法 第五章第五章 控制系統(tǒng)的頻域分析法控制系統(tǒng)的頻域分析法 第六章第六章 控制系統(tǒng)的校正控制系統(tǒng)的校正 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 相關(guān)課程相關(guān)課程自動控制理論自動控制理論電路理論電路理論 電機與拖動電機與拖動大學(xué)物理大學(xué)物理信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)復(fù)變函數(shù)復(fù)變函數(shù)拉氏變換拉氏變換模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)線性代數(shù)線性代數(shù) 微積分微積分 各 類專業(yè)課線性系統(tǒng)現(xiàn)代控制理論 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 第一章第一章 控制系統(tǒng)

3、導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 n自動控制自動控制在沒有人直接參與的情況下，利用在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或外加的設(shè)備或裝置裝置，使，使機器、設(shè)備或生產(chǎn)過程機器、設(shè)備或生產(chǎn)過程的的某個工作狀態(tài)某個工作狀態(tài)或參數(shù)或參數(shù)自動地按照預(yù)定規(guī)律運行。自動地按照預(yù)定規(guī)律運行。被控對象被控對象控制裝置控制裝置被控變量被控變量 近幾十年來，自動控制技術(shù)正在迅猛的發(fā)展，并在工農(nóng)近幾十年來，自動控制技術(shù)正在迅猛的發(fā)展，并在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、國防建業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、國防建設(shè)和航空航天事業(yè)等領(lǐng)域中獲設(shè)和航空航天事業(yè)等領(lǐng)域中獲得廣泛應(yīng)用。得廣泛應(yīng)用。 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 比如：人造地球衛(wèi)星的發(fā)射

4、成功與安全返回。比如：人造地球衛(wèi)星的發(fā)射成功與安全返回。 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 導(dǎo)彈的準(zhǔn)確擊中目標(biāo)，導(dǎo)彈的準(zhǔn)確擊中目標(biāo)，雷達(dá)系統(tǒng)的準(zhǔn)確跟蹤目標(biāo)；雷達(dá)系統(tǒng)的準(zhǔn)確跟蹤目標(biāo)； 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 交通系統(tǒng)：交通系統(tǒng)： 安全、快捷、舒適、準(zhǔn)點安全、快捷、舒適、準(zhǔn)點 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 鋼鐵生產(chǎn)鋼鐵生產(chǎn) 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 制造系統(tǒng)：制造系統(tǒng)：數(shù)控機床數(shù)控機床加工生產(chǎn)線加工生產(chǎn)線自動碼垛機器人自動碼垛機器人自動包裝機器人自動包裝機器人 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 家用電器：家用電器： 電扇：電扇：控制轉(zhuǎn)速控制轉(zhuǎn)速

5、電冰箱、空調(diào)、電飯煲：電冰箱、空調(diào)、電飯煲：控制溫度控制溫度 洗衣機：洗衣機：控制水位、強弱、時間等控制水位、強弱、時間等 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 智能建筑：智能建筑：通信通信電梯電梯供水供水通風(fēng)通風(fēng)空調(diào)空調(diào)安防安防抄表抄表 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 工業(yè)機器人：工業(yè)機器人： 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 拉提琴拉提琴靈巧手靈巧手排排 爆爆步行步行吹笛吹笛足球比賽足球比賽其他機器人：其他機器人： 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 自動控制的應(yīng)用領(lǐng)域 軍事工業(yè)軍事工業(yè) 航空航天航空航天 制造業(yè)制造業(yè) 機器人機器人 流程工業(yè)流程工業(yè) 電子工業(yè)電子工業(yè)

6、家用電器家用電器 交通系統(tǒng)，樓宇系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，社會系統(tǒng)交通系統(tǒng)，樓宇系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，社會系統(tǒng) 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動控制技術(shù)可隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動控制技術(shù)可以說已滲透到各種學(xué)科領(lǐng)域，成為促進(jìn)當(dāng)代生產(chǎn)發(fā)以說已滲透到各種學(xué)科領(lǐng)域，成為促進(jìn)當(dāng)代生產(chǎn)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的重要因素。展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的重要因素。 事實上，任何技術(shù)事實上，任何技術(shù)設(shè)備、工作機械或設(shè)備、工作機械或生產(chǎn)過程都必須按生產(chǎn)過程都必須按要求運行。例如：要求運行。例如：要使火炮能自動跟要使火炮能自動跟蹤并命中飛行目標(biāo)，蹤并命中飛行目標(biāo)，炮身就必須按照指炮身就必須按照指揮儀的命令

7、而作方揮儀的命令而作方位角和俯仰角的變位角和俯仰角的變動；動； 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 要把數(shù)噸重人造衛(wèi)星送入數(shù)百公里要把數(shù)噸重人造衛(wèi)星送入數(shù)百公里高空的軌道，高空的軌道，使其所攜帶的各種儀器能長期使用、準(zhǔn)確地工作，使其所攜帶的各種儀器能長期使用、準(zhǔn)確地工作，就必須保持衛(wèi)星的正確姿態(tài)，使它的太陽能電池一就必須保持衛(wèi)星的正確姿態(tài)，使它的太陽能電池一直朝向太陽，無線電發(fā)射天線一直指向地球；直朝向太陽，無線電發(fā)射天線一直指向地球； 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 要使數(shù)控機床能加工出高要使數(shù)控機床能加工出高 精度的工件，就必須保證精度的工件，就必須保證 其工作臺或刀架的進(jìn)給量

8、其工作臺或刀架的進(jìn)給量 準(zhǔn)確地按照程序指令的設(shè)準(zhǔn)確地按照程序指令的設(shè) 定值變化；定值變化；要想使輪船安全順利要想使輪船安全順利的航行，就必須按照的航行，就必須按照領(lǐng)航員的命令改變尾領(lǐng)航員的命令改變尾舵的方向；舵的方向； 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 所有這一切都是以高水平的自動控制技術(shù)為前提的。所有這一切都是以高水平的自動控制技術(shù)為前提的。要使煉鋼爐提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，就必須嚴(yán)格控制爐要使煉鋼爐提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，就必須嚴(yán)格控制爐溫溫等等。等等。 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 二、自動控制理論二、自動控制理論 研究自動控制規(guī)律的技術(shù)科學(xué)。研究自動控制規(guī)律的技術(shù)科學(xué)。歷史回顧：歷史回

9、顧： 18世紀(jì)，世紀(jì)，James Watt 為控制蒸汽機速度設(shè)計的離心調(diào)節(jié)器，為控制蒸汽機速度設(shè)計的離心調(diào)節(jié)器， 是自動控制領(lǐng)域的第一項重大成果。是自動控制領(lǐng)域的第一項重大成果。1922年，年，Minorsky研制出船舶操縱自動控制器，并證明了從研制出船舶操縱自動控制器，并證明了從 系統(tǒng)的微分方程確定系統(tǒng)的穩(wěn)定性的方法。系統(tǒng)的微分方程確定系統(tǒng)的穩(wěn)定性的方法。1932年，年，Nyquist提出了一種根據(jù)系統(tǒng)的開環(huán)頻率響應(yīng)提出了一種根據(jù)系統(tǒng)的開環(huán)頻率響應(yīng)(對穩(wěn)對穩(wěn) 態(tài)正弦態(tài)正弦 輸入輸入)，確定閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法。，確定閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法。 1934年，年，Hezen提出了用于位置控制系統(tǒng)的伺

10、服機構(gòu)的概念提出了用于位置控制系統(tǒng)的伺服機構(gòu)的概念, 討論了可以精確跟蹤變化的輸入信號的機電伺服機構(gòu)。討論了可以精確跟蹤變化的輸入信號的機電伺服機構(gòu)。 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 20世紀(jì)世紀(jì)40年代，頻率響應(yīng)法為閉環(huán)控制系統(tǒng)提供了一種可年代，頻率響應(yīng)法為閉環(huán)控制系統(tǒng)提供了一種可 行方法，行方法，Evans提出并完善了根軌跡法。提出并完善了根軌跡法。20世紀(jì)世紀(jì)50年代末，控制系統(tǒng)設(shè)計問題的重點從設(shè)計許多可年代末，控制系統(tǒng)設(shè)計問題的重點從設(shè)計許多可 行系統(tǒng)中的一種系統(tǒng)，轉(zhuǎn)到設(shè)計在某種意義上的最佳系統(tǒng)。行系統(tǒng)中的一種系統(tǒng)，轉(zhuǎn)到設(shè)計在某種意義上的最佳系統(tǒng)。20世紀(jì)世紀(jì)60年代，數(shù)字計算

11、機的出現(xiàn)為復(fù)雜系統(tǒng)的基于時域分年代，數(shù)字計算機的出現(xiàn)為復(fù)雜系統(tǒng)的基于時域分 析的現(xiàn)代控制理論提供了可能。析的現(xiàn)代控制理論提供了可能。從從1960年到年到1980，確定性系統(tǒng)、隨機系統(tǒng)的最佳控制，及復(fù)，確定性系統(tǒng)、隨機系統(tǒng)的最佳控制，及復(fù) 雜系統(tǒng)的自適應(yīng)和學(xué)習(xí)控制，都得到充分的研究。雜系統(tǒng)的自適應(yīng)和學(xué)習(xí)控制，都得到充分的研究。從從1980年到現(xiàn)在，現(xiàn)代控制理論進(jìn)展集中于魯棒控制、年到現(xiàn)在，現(xiàn)代控制理論進(jìn)展集中于魯棒控制、H 控制及其相關(guān)課題。控制及其相關(guān)課題。 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 經(jīng)典控制理論經(jīng)典控制理論 以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)研以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)研究單輸入究單輸入-單輸出一類單輸出

12、一類定?？刂葡到y(tǒng)的分析定常控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計問題。這些理與設(shè)計問題。這些理論由于其發(fā)展較早，論由于其發(fā)展較早，現(xiàn)已臻成熟?，F(xiàn)已臻成熟。 現(xiàn)代控制理論現(xiàn)代控制理論 以狀態(tài)空間法為基礎(chǔ)，以狀態(tài)空間法為基礎(chǔ)，研究多輸入研究多輸入-多輸出、多輸出、時變、非線性一類控時變、非線性一類控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計制系統(tǒng)的分析與設(shè)計問題。系統(tǒng)具有高精問題。系統(tǒng)具有高精度和高效能的特點。度和高效能的特點。 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 經(jīng)典控制理論經(jīng)典控制理論現(xiàn)代控制理論現(xiàn)代控制理論研究對象研究對象線性定常系統(tǒng)線性定常系統(tǒng)（單輸入、單輸出）（單輸入、單輸出）線性、非線性、定常、線性、非線性、定常、時變系統(tǒng)

13、時變系統(tǒng)（多輸入、多輸出）（多輸入、多輸出）描述方法描述方法傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)（輸入、輸出描述（輸入、輸出描述）向量空間向量空間（狀態(tài)空間描述）（狀態(tài)空間描述）研究辦法研究辦法時域法、根軌跡法和時域法、根軌跡法和頻率法頻率法狀態(tài)空間法狀態(tài)空間法研究目標(biāo)研究目標(biāo)系統(tǒng)分析及給定輸入、系統(tǒng)分析及給定輸入、輸出情況下的系統(tǒng)綜輸出情況下的系統(tǒng)綜合合揭示系統(tǒng)的內(nèi)在規(guī)律，實揭示系統(tǒng)的內(nèi)在規(guī)律，實現(xiàn)在一定意義下的最優(yōu)控現(xiàn)在一定意義下的最優(yōu)控制與設(shè)計制與設(shè)計 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 自動控制理論自動控制理論經(jīng)典控制理論經(jīng)典控制理論現(xiàn)代控制理論現(xiàn)代控制理論非線性控制系統(tǒng)非線性控制系統(tǒng)第第二二章章第第

14、三三章章第第四四章章第第五五章章第第六六章章第第七七章章第第八八章章線性控制系統(tǒng)線性控制系統(tǒng)連續(xù)控制系統(tǒng)連續(xù)控制系統(tǒng)離散控制系統(tǒng)離散控制系統(tǒng) 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 三、專業(yè)術(shù)語三、專業(yè)術(shù)語1、被控對象被控對象要求實現(xiàn)自動控制的機器、設(shè)要求實現(xiàn)自動控制的機器、設(shè)備或生產(chǎn)過程。備或生產(chǎn)過程。2、控制裝置控制裝置對被控對象起控制作用的設(shè)備對被控對象起控制作用的設(shè)備總體?？傮w。3、被控量被控量被控對象的輸出量，也就是要求被控對象的輸出量，也就是要求嚴(yán)格加以控制的物理量，它可以要求保持某嚴(yán)格加以控制的物理量，它可以要求保持某一恒定值，也可以要求按照某個給定的規(guī)律一恒定值，也可以要求按照

15、某個給定的規(guī)律運行。運行。 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 1-2 自動控制的基本原理與方式自動控制的基本原理與方式 1、開環(huán)控制、開環(huán)控制是指控制裝置與被控對象之間只有是指控制裝置與被控對象之間只有順向作用而沒有反向聯(lián)系的控制過程。順向作用而沒有反向聯(lián)系的控制過程。被控制對象控制器給定量擾動量輸出量 例如：自動售貨機、自動洗衣機、紅綠燈例如：自動售貨機、自動洗衣機、紅綠燈的轉(zhuǎn)換、產(chǎn)品自動生產(chǎn)線、數(shù)控機床等一的轉(zhuǎn)換、產(chǎn)品自動生產(chǎn)線、數(shù)控機床等一般都是開環(huán)系統(tǒng)。般都是開環(huán)系統(tǒng)。 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 例例1：開環(huán)液面控制系統(tǒng)：開環(huán)液面控制系統(tǒng) 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論

16、控制系統(tǒng)導(dǎo)論 例例2：恒溫箱溫度控制系統(tǒng)：恒溫箱溫度控制系統(tǒng) 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 2、閉環(huán)控制是指控制裝置與被控對象之間既有順向作用又有反向聯(lián)系的控制。 由于是根據(jù)負(fù)反饋原理按偏差進(jìn)行控制，由于是根據(jù)負(fù)反饋原理按偏差進(jìn)行控制，所以也稱該系統(tǒng)為反饋控制系統(tǒng)。所以也稱該系統(tǒng)為反饋控制系統(tǒng)。 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 例例3：閉環(huán)控制的液面控制系統(tǒng)：閉環(huán)控制的液面控制系統(tǒng) 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 例例4：閉環(huán)恒溫箱溫度控制系統(tǒng)：閉環(huán)恒溫箱溫度控制系統(tǒng) 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 v 開環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點的特點 1、開

17、環(huán)系統(tǒng)：、開環(huán)系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，容易設(shè)計和調(diào)整以及結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，容易設(shè)計和調(diào)整以及成本較低的優(yōu)點，對那些負(fù)載恒定，擾動小，控制精度要成本較低的優(yōu)點，對那些負(fù)載恒定，擾動小，控制精度要求不高的實際系統(tǒng)，是有效的控制方式。求不高的實際系統(tǒng)，是有效的控制方式。2、閉環(huán)系統(tǒng)：、閉環(huán)系統(tǒng)：由于增加了檢測裝置和反饋環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)較復(fù)由于增加了檢測裝置和反饋環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本有所增加；但它提高了系統(tǒng)的控制精度和抗干擾雜，成本有所增加；但它提高了系統(tǒng)的控制精度和抗干擾能力；同時負(fù)反饋對系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。能力；同時負(fù)反饋對系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 三、

18、復(fù)合控制三、復(fù)合控制是指閉環(huán)控制與開環(huán)控制相是指閉環(huán)控制與開環(huán)控制相結(jié)合的一種控制方式。結(jié)合的一種控制方式。控制器控制器被控制被控制對象對象擾動擾動補償裝置補償裝置給定量給定量輸出量輸出量 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 1-3 自動控制系統(tǒng)分類與組成自動控制系統(tǒng)分類與組成一、分類一、分類1. 按輸入信號特征分類按輸入信號特征分類 1）恒值控制系統(tǒng)）恒值控制系統(tǒng) 給定輸入為常數(shù)，系統(tǒng)克服擾動影響給定輸入為常數(shù)，系統(tǒng)克服擾動影響 例：液位控制系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)等工業(yè)系統(tǒng)例：液位控制系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)等工業(yè)系統(tǒng) 2）隨動控制系統(tǒng)）隨動控制系統(tǒng) 給定輸入是隨機時間變化的函數(shù)（未知）給定輸入是

19、隨機時間變化的函數(shù)（未知） 例：函數(shù)記錄儀、火炮自動跟蹤系統(tǒng)例：函數(shù)記錄儀、火炮自動跟蹤系統(tǒng) 3）程序控制系統(tǒng)）程序控制系統(tǒng) 給定輸入是預(yù)知的時間函數(shù)給定輸入是預(yù)知的時間函數(shù) 例：機床加工系統(tǒng)例：機床加工系統(tǒng) 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 2.按描述元件特性分類按描述元件特性分類 1）線性系統(tǒng)）線性系統(tǒng) 組成系統(tǒng)的元件都是線性元件，輸入輸出的靜態(tài)特組成系統(tǒng)的元件都是線性元件，輸入輸出的靜態(tài)特性為線性關(guān)系性為線性關(guān)系 用線性微分方程描述用線性微分方程描述 2）非線性系統(tǒng)）非線性系統(tǒng) 只要系統(tǒng)中有一個元部件是非線性的只要系統(tǒng)中有一個元部件是非線性的 用非線性微分方程描述用非線性微分方程描

20、述 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 3.按照傳遞信號類型分類按照傳遞信號類型分類 連續(xù)系統(tǒng)連續(xù)系統(tǒng) 各個環(huán)節(jié)間的信號均為時間各個環(huán)節(jié)間的信號均為時間t的連續(xù)函數(shù)，可用微分的連續(xù)函數(shù)，可用微分方程描述方程描述 例：水箱系統(tǒng)例：水箱系統(tǒng) 離散系統(tǒng)離散系統(tǒng) 只要有一處信號是脈沖信號或者數(shù)字信號，定義在只要有一處信號是脈沖信號或者數(shù)字信號，定義在離散時刻上，用差分方程描述離散時刻上，用差分方程描述 例：計算機控制系統(tǒng)例：計算機控制系統(tǒng) 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 4.按照參數(shù)是否隨時間變化分類按照參數(shù)是否隨時間變化分類 定常系統(tǒng)定常系統(tǒng) 時變系統(tǒng)時變系統(tǒng)5.其他分類其他分類單輸入輸

21、出系統(tǒng)與多輸入輸出系統(tǒng)單輸入輸出系統(tǒng)與多輸入輸出系統(tǒng)確定性系統(tǒng)與不確定性系統(tǒng)確定性系統(tǒng)與不確定性系統(tǒng)集中參數(shù)系統(tǒng)與分布參數(shù)系統(tǒng)集中參數(shù)系統(tǒng)與分布參數(shù)系統(tǒng) 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 二、閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成二、閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成串聯(lián)校正放大元件執(zhí)行元件被控對象測量元件局部反饋-給定量給定量輸出量輸出量(1)比較元件：輸出量與輸入量進(jìn)行綜合，產(chǎn)生偏差信號。比較元件：輸出量與輸入量進(jìn)行綜合，產(chǎn)生偏差信號。(2)放大元件：對偏差信號進(jìn)行放大與變換。放大元件：對偏差信號進(jìn)行放大與變換。(3)執(zhí)行元件：對被控對象執(zhí)行控制任務(wù)。執(zhí)行元件：對被控對象執(zhí)行控制任務(wù)。(4)校正元件：改善系統(tǒng)的性能。校

22、正元件：改善系統(tǒng)的性能。(5)被控對象：需要進(jìn)行控制的機器、設(shè)備或生產(chǎn)過程。被控對象：需要進(jìn)行控制的機器、設(shè)備或生產(chǎn)過程。(6)測量元件：對輸出量進(jìn)行測量。測量元件：對輸出量進(jìn)行測量。 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 14 對控制系統(tǒng)的基本要求一、對控制系統(tǒng)的基本要求可以歸納為三個字：一、對控制系統(tǒng)的基本要求可以歸納為三個字： 穩(wěn) 準(zhǔn)快0 1234500.20.40.60.811.21.4 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 1.穩(wěn)定性（最基本要求）穩(wěn)定性（最基本要求） 系統(tǒng)在擾動消失后，由初始偏差狀態(tài)恢復(fù)到平衡系統(tǒng)在擾動消失后，由初始偏差狀態(tài)恢復(fù)到平衡狀態(tài)的能力。狀態(tài)的能力。、穩(wěn)

23、定、不穩(wěn)定 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 穩(wěn)定性穩(wěn)定性： (1) 對恒值系統(tǒng)，要求當(dāng)系統(tǒng)受到擾動后，經(jīng)對恒值系統(tǒng)，要求當(dāng)系統(tǒng)受到擾動后，經(jīng)過一定時間的調(diào)整能夠回到原來的期望值。過一定時間的調(diào)整能夠回到原來的期望值。 (2) 對隨動系統(tǒng)，被控制量始終跟蹤參據(jù)量的對隨動系統(tǒng)，被控制量始終跟蹤參據(jù)量的變化。變化。 穩(wěn)定性是對系統(tǒng)的基本要求，不穩(wěn)定的系統(tǒng)不穩(wěn)定性是對系統(tǒng)的基本要求，不穩(wěn)定的系統(tǒng)不能實現(xiàn)預(yù)定任務(wù)。線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性，通常由系能實現(xiàn)預(yù)定任務(wù)。線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性，通常由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定，與外界因素?zé)o關(guān)。統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定，與外界因素?zé)o關(guān)。 第一章第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 2.快速性快速性 動態(tài)性能動態(tài)性能:調(diào)節(jié)時間、上升時間調(diào)節(jié)時間、上升時間 對過渡過程的形式和快慢提出要求，一般稱為動態(tài)性對過渡過程的形式和快慢提出要求，一般稱為動態(tài)性能。能。 穩(wěn)定高射炮射角隨動系統(tǒng)，雖然炮身最終能跟蹤目標(biāo)，穩(wěn)定高射炮射角隨動系統(tǒng)，雖然炮身最終能跟蹤目標(biāo)，但如果目標(biāo)變動迅速，而炮身行動遲緩，仍然抓不住但如果目標(biāo)變動迅速，而炮身行動遲緩，仍然抓不住目標(biāo)。目標(biāo)。 3. 準(zhǔn)