自動控制原理B1

1、第1章第1頁EXIT2021年年9月月23日日第1章第2頁EXIT2021年年9月月23日日本門課程的性質(zhì)本門課程的性質(zhì):1.重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，闡述有關(guān)自動控制技術(shù)的基礎(chǔ)理重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，闡述有關(guān)自動控制技術(shù)的基礎(chǔ)理論論經(jīng)典控制論，研究經(jīng)典控制論，研究“控制論控制論”在工程中的應(yīng)用。在工程中的應(yīng)用。 基本內(nèi)容基本內(nèi)容控制論的基本理論、方法、特點、綜合控制論的基本理論、方法、特點、綜合設(shè)計方法。設(shè)計方法。 研究對象研究對象自動控制系統(tǒng)，揭示自動控制系統(tǒng)中存自動控制系統(tǒng)，揭示自動控制系統(tǒng)中存在的信息轉(zhuǎn)換、傳遞和在的信息轉(zhuǎn)換、傳遞和反饋反饋。2.學(xué)習(xí)目的：學(xué)習(xí)目的： 自動化發(fā)展的需要自動化發(fā)展的需

2、要 與信息科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)關(guān)系緊密與信息科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)關(guān)系緊密 掌握控制系統(tǒng)分析與設(shè)計的基本方法掌握控制系統(tǒng)分析與設(shè)計的基本方法第1章第3頁EXIT2021年年9月月23日日自動控制原理簡明教程自動控制原理簡明教程第第 2 版版作者：作者：胡壽松胡壽松科學(xué)出版社科學(xué)出版社本教材的特點：本教材的特點：注重數(shù)學(xué)推導(dǎo)注重數(shù)學(xué)推導(dǎo)教材介紹教材介紹ShowShow 第1章第4頁EXIT2021年年9月月23日日自動控制原理自動控制原理第第 2 版（上冊）版（上冊）作者：作者：吳麒，王詩宓吳麒，王詩宓 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社特色：特色：將經(jīng)典控制理論與現(xiàn)將經(jīng)典控制理論與現(xiàn)代控制理論相結(jié)合穿代控制理論相

3、結(jié)合穿插對比插對比 參考教材介紹參考教材介紹第1章第5頁EXIT2021年年9月月23日日每周每周2次課，共次課，共48課時課時,理論理論36，實驗，實驗12課時課時成績組成：成績組成：期末考試占期末考試占 70% （閉卷），平時成績占（閉卷），平時成績占 20%， 實驗實驗10%。先修基礎(chǔ)：先修基礎(chǔ)： 拉普拉斯變換、拉普拉斯變換、高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、積分變高等數(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)換、電路、數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù) 請按時到課請按時到課 Tel： 180 230 35170 Email：課時安排：課時安排：第1章第6頁EXIT2021年年9月月23日日S

4、howShow 第1章第7頁EXIT2021年年9月月23日日第1章第8頁EXIT2021年年9月月23日日第1章第9頁EXIT2021年年9月月23日日一、控制系統(tǒng)基本概念一、控制系統(tǒng)基本概念1. 控制（控制（Control ）：根據(jù)某種原理或方法，使特定對象）：根據(jù)某種原理或方法，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（被控量被控量）按照預(yù)期規(guī)律變化）按照預(yù)期規(guī)律變化的操縱過程。的操縱過程。2.人工控制（人工控制（Manual Control）：由人直接或間接操作執(zhí)）：由人直接或間接操作執(zhí)行裝置的控制方式。行裝置的控制方式。第1章第10頁EXIT2021年年9月月23日

5、日人工控制的例子人工控制的例子 示例示例水池水位控制水池水位控制 人工控制人工控制被控對象：水池被控對象：水池被控量：水池的水位被控量：水池的水位 觀測實際水位，觀測實際水位，將期望的水位值與實際水位相比較，兩者將期望的水位值與實際水位相比較，兩者之差為之差為誤差誤差。根據(jù)誤差的。根據(jù)誤差的大小大小和和方向方向調(diào)節(jié)進水閥門的開度，調(diào)節(jié)進水閥門的開度，即當實際水位高于要求值時，關(guān)小進水閥門開度，否則加大即當實際水位高于要求值時，關(guān)小進水閥門開度，否則加大閥門開度以改變進水量，從而改變水池水位，使之與要求值閥門開度以改變進水量，從而改變水池水位，使之與要求值保持一致。保持一致。 第1章第11頁EX

6、IT2021年年9月月23日日人腦人腦：記住水位的期望值；：記住水位的期望值；人眼人眼：觀察水池的實際水位；：觀察水池的實際水位；測量（測量反饋機構(gòu)）測量（測量反饋機構(gòu)）人腦人腦：比較比較水池的期望值水池的期望值-實際值；實際值；（比較機構(gòu)）、控制（比較機構(gòu)）、控制人手人手：調(diào)節(jié)進水閥門的開度，執(zhí)行控制作用。：調(diào)節(jié)進水閥門的開度，執(zhí)行控制作用。執(zhí)行（執(zhí)執(zhí)行（執(zhí)行機構(gòu)）行機構(gòu)） 是一個反復(fù)觀察測量、比較、調(diào)整執(zhí)行的過程，力是一個反復(fù)觀察測量、比較、調(diào)整執(zhí)行的過程，力圖將水池水位的期望值與實際值之間的差值減為圖將水池水位的期望值與實際值之間的差值減為0。 人工控制精度不高，人的反應(yīng)不夠快，不少惡劣

7、的場合人工控制精度不高，人的反應(yīng)不夠快，不少惡劣的場合人無法參與直接控制。自動控制系統(tǒng)可以解決以上問題。人無法參與直接控制。自動控制系統(tǒng)可以解決以上問題。ShowShow 第1章第12頁EXIT2021年年9月月23日日3.自動控制自動控制（Automatic Control）：）：是指在沒有人直接是指在沒有人直接參與的情況下，利用自動控制裝置（或稱為參與的情況下，利用自動控制裝置（或稱為控制裝置控制裝置或或控控制器制器），使機器、設(shè)備或生產(chǎn)過程（統(tǒng)稱為），使機器、設(shè)備或生產(chǎn)過程（統(tǒng)稱為被控對象被控對象）的）的某個工作狀態(tài)或參數(shù)（稱為某個工作狀態(tài)或參數(shù)（稱為被控量被控量）自動地按照預(yù)定的規(guī)）自

8、動地按照預(yù)定的規(guī)律運行。律運行。第1章第13頁EXIT2021年年9月月23日日自動控制的例子自動控制的例子 當實際水位當實際水位低于低于要求水位時，電位器輸出電壓值要求水位時，電位器輸出電壓值為正為正，且其大小反映了實際水位與水位要且其大小反映了實際水位與水位要求求值的差值，放大器輸出值的差值，放大器輸出信號將有正的變化，電動機帶動減速器使進水閥門信號將有正的變化，電動機帶動減速器使進水閥門開度增加開度增加，直到實際水位重新與水位要求值相等時為止。直到實際水位重新與水位要求值相等時為止。期望水位期望水位ShowShow 第1章第14頁EXIT2021年年9月月23日日電位計電位計+連桿連桿人

9、腦人腦：記住水位的期望值；：記住水位的期望值；浮子浮子人眼人眼：觀察水池的實際水位；：觀察水池的實際水位；電位計電位計+連桿連桿人腦人腦： 反映反映誤差誤差（= =水位的期望值水位的期望值-實際實際值）；值）；電動機電動機人手人手：調(diào)節(jié)進水閥門開度，執(zhí)行控制作用。：調(diào)節(jié)進水閥門開度，執(zhí)行控制作用。 是一個反復(fù)觀察測量、比較、調(diào)整執(zhí)行的過程，力圖是一個反復(fù)觀察測量、比較、調(diào)整執(zhí)行的過程，力圖將水池水位的將水池水位的期望值與實際值間期望值與實際值間的差值減為的差值減為0，即誤差為，即誤差為0。控制過程：測量（測量反饋機構(gòu)）控制過程：測量（測量反饋機構(gòu)）浮子浮子 比較（比較機構(gòu)）比較（比較機構(gòu)）電位

10、計電位計+連桿連桿 執(zhí)行（執(zhí)行機構(gòu)）執(zhí)行（執(zhí)行機構(gòu)）電動機電動機第1章第15頁EXIT2021年年9月月23日日4.自動控制理論：自動控制理論：是研究有關(guān)自動控制共同規(guī)律的一門技是研究有關(guān)自動控制共同規(guī)律的一門技術(shù)科學(xué)，是自動控制技術(shù)的基礎(chǔ)理論，根據(jù)發(fā)展的不同階術(shù)科學(xué)，是自動控制技術(shù)的基礎(chǔ)理論，根據(jù)發(fā)展的不同階段，其內(nèi)容可分為段，其內(nèi)容可分為經(jīng)典控制理論經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論現(xiàn)代控制理論和和智能控智能控制理論制理論。 PPT 74頁：控制理論的發(fā)展歷史頁：控制理論的發(fā)展歷史ShowShow 第1章第16頁EXIT2021年年9月月23日日第1章第17頁EXIT2021年年9月月23日日1.

11、2.1 一個典型的反饋控制系統(tǒng)的基本組成部分一個典型的反饋控制系統(tǒng)的基本組成部分 輸入量輸入量串聯(lián)串聯(lián)校正元件校正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擾動并聯(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 信號從輸入端沿箭頭方向到達輸出端的傳輸通道稱信號從輸入端沿箭頭方向到達輸出端的傳輸通道稱前向前向通路通路，系統(tǒng)輸出量經(jīng)測量元件反饋到輸入端的傳輸通道，系統(tǒng)輸出量經(jīng)測量元件反饋到輸入端的傳輸通道稱稱主反饋通路主反饋

12、通路。前向通路與主反饋通路共同組成。前向通路與主反饋通路共同組成主回路主回路。 ShowShow 第1章第18頁EXIT2021年年9月月23日日被控對象（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，指需要對它的某個特定的量進行控制的設(shè)備或過程。指需要對它的某個特定的量進行控制的設(shè)備或過程。被被控對象的輸出變量是控對象的輸出變量是被控變量被控變量，常常記作輸出信號或輸，常常記作輸出信號或輸出量。出量。被控對象除了受到控制作用外，還受到外部擾動被控對象除了受到控制作用外，還受到外部擾動作用。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)的系統(tǒng)其作用是給出與

13、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。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，感受或測量被被控變量控變量的值并把它變換為與輸入量同一物理量后，再反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。饋到輸入端以作比較。第1章第19頁EXIT2021年年9月月23日日比較元件比較元件比較輸入信號與反饋信號，以產(chǎn)生反映兩比較輸入信號與反饋信號，以產(chǎn)生反映兩者差值的偏差信號。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償元件，它是按某種函

14、數(shù)規(guī)律變換也叫補償元件，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)的動態(tài)品質(zhì)或靜態(tài)性能?？刂菩盘枺岳诟纳葡到y(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)或靜態(tài)性能。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)的控制作用，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。如電動機、氣動控制閥以便使被控制量按期望值變化。如電動機、氣動控制閥等。等。 第1章第20頁EXIT2021年年9月月23日日自動控制系統(tǒng)：自動控制系統(tǒng)：是由是由被控對象被控對象和和自動控制裝置自動控制裝置按一定方按一定方式聯(lián)結(jié)起來的，以完成某種自動控制任務(wù)的有機整體。式聯(lián)結(jié)起來的，以完成某種自動控制任務(wù)的有機整體。輸入信號輸入信號r(t)

15、：系統(tǒng)的輸入信號是指參考輸入，又稱系統(tǒng)的輸入信號是指參考輸入，又稱給給定量或給定值定量或給定值，它是控制著輸出量變化規(guī)律的指令信號。，它是控制著輸出量變化規(guī)律的指令信號。輸出信號輸出信號c(t)：系統(tǒng)的輸出信號是指被控對象中要求按系統(tǒng)的輸出信號是指被控對象中要求按一定規(guī)律變化的物理量，又稱被控量，它與輸入量之間一定規(guī)律變化的物理量，又稱被控量，它與輸入量之間保持一定的函數(shù)關(guān)系。保持一定的函數(shù)關(guān)系。1.2.2 自動控制系統(tǒng)中常用的名詞術(shù)語自動控制系統(tǒng)中常用的名詞術(shù)語補充補充 第1章第21頁EXIT2021年年9月月23日日反饋信號：反饋信號：由系統(tǒng)（或元件）輸出端取出并反向送回系統(tǒng)由系統(tǒng)（或元件

16、）輸出端取出并反向送回系統(tǒng)（或元件）輸入端的信號稱為反饋信號。反饋分為主反饋（或元件）輸入端的信號稱為反饋信號。反饋分為主反饋b(t)和局部反饋。和局部反饋。偏差偏差信號信號e(t)：它是指它是指參考輸入?yún)⒖驾斎肱c與主反饋信號之差主反饋信號之差。偏差信。偏差信號簡稱偏差。號簡稱偏差。 e(t)=r(t)- b(t)誤差信號：誤差信號：它是指系統(tǒng)輸出量的期望值與實際值之差，簡它是指系統(tǒng)輸出量的期望值與實際值之差，簡稱誤差。在單位反饋情況下，誤差值也就是偏差值，二者稱誤差。在單位反饋情況下，誤差值也就是偏差值，二者是相等的。是相等的。擾動信號擾動信號f(t)：簡稱擾動或簡稱擾動或干擾，是除控制信號

17、以外干擾，是除控制信號以外,對系統(tǒng)對系統(tǒng)的輸出有影響的信號。擾動是不的輸出有影響的信號。擾動是不希望的輸入信號。希望的輸入信號。P5 P5 第1章第22頁EXIT2021年年9月月23日日第1章第23頁EXIT2021年年9月月23日日 控制系統(tǒng)的類型很多，它們的結(jié)構(gòu)類型控制系統(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常見的兩種控制方式是開環(huán)控制開環(huán)控制和和閉環(huán)控制閉環(huán)控制，這兩種控制的組合這兩種控制的組合即為即為復(fù)合控制復(fù)合控制，相對，相對應(yīng)的控制系統(tǒng)稱為應(yīng)的控制系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制閉環(huán)控

18、制系統(tǒng)系統(tǒng)和和復(fù)合控制系統(tǒng)復(fù)合控制系統(tǒng)。 第1章第24頁EXIT2021年年9月月23日日自動控制系統(tǒng)的基本控制方式自動控制系統(tǒng)的基本控制方式第1章第25頁EXIT2021年年9月月23日日示例示例直流電動機轉(zhuǎn)速開環(huán)控制系統(tǒng)直流電動機轉(zhuǎn)速開環(huán)控制系統(tǒng) 給定電壓給定電壓ug經(jīng)放大后得到電樞電壓經(jīng)放大后得到電樞電壓ua，改變，改變ug可得不同可得不同的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速n，該系統(tǒng)只有輸入量，該系統(tǒng)只有輸入量ug對輸出量對輸出量n的單向控制作用。的單向控制作用。輸出端和輸入端之間不存在輸出端和輸入端之間不存在反饋回路反饋回路。+_電電 壓壓放大器放大器功功 率率放大器放大器Mc負載負載n電動機電動機+_+_

19、+電位器電位器augu1.3.1 開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)第1章第26頁EXIT2021年年9月月23日日 只有輸入量的前向控制作用，輸出量并不反饋回來只有輸入量的前向控制作用，輸出量并不反饋回來影響輸入量的控制作用，因而，將它稱為影響輸入量的控制作用，因而，將它稱為開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)（Open-Loop Control System）。）。擾動擾動控制控制 信號信號 被控被控 制量制量 給定電壓給定電壓ug g轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n被控對象被控對象控制裝置控制裝置Mc電壓電壓放大器放大器功率功率放大器放大器直流直流電動機電動機第1章第27頁EXIT2021年年9月月23日日 開環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)

20、點優(yōu)點結(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，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，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)或外部負載等擾動因素不大，或這些擾動因素且內(nèi)部參數(shù)或外部負載等擾動因素不大，或這些擾動因素可以預(yù)測并進行補償?shù)那疤嵯?，?yīng)盡量采用開環(huán)控制系統(tǒng)?？梢灶A(yù)測并進行補償?shù)那疤嵯?，?yīng)盡量采用開環(huán)控制系統(tǒng)。 開環(huán)控制的開環(huán)控制的缺點缺點當控制過程中受到來自系統(tǒng)當控制過程中受到來自系統(tǒng)外部外部的各種擾動因素，如負載變化、電源電壓波動等，以及來的各種擾動因素，如負載變化、電源電壓波動等，以及來自系統(tǒng)自系統(tǒng)內(nèi)部內(nèi)部的擾動因素，如元件參數(shù)變

21、化等，都將會直接的擾動因素，如元件參數(shù)變化等，都將會直接影響到輸出量，而控制系統(tǒng)不能自動進行補償，影響到輸出量，而控制系統(tǒng)不能自動進行補償，抗干擾性抗干擾性能差能差。因此，開環(huán)系統(tǒng)對元器件的精度要求較高。因此，開環(huán)系統(tǒng)對元器件的精度要求較高。 第1章第28頁EXIT2021年年9月月23日日1.3.2 閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)電電 壓壓放大器放大器功功 率率放大器放大器Mc負載負載n電動機電動機+_+_+_uf電位器電位器測速發(fā)電機測速發(fā)電機+_guauue= ug-uf偏差偏差ffuK第1章第29頁EXIT2021年年9月月23日日 直流電動機轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)方塊圖直流電動機轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)

22、方塊圖 設(shè)上述系統(tǒng)原已在某個給定電壓設(shè)上述系統(tǒng)原已在某個給定電壓ug相對于的轉(zhuǎn)速相對于的轉(zhuǎn)速n狀狀態(tài)下運行，若一旦受到某些干擾（如負載轉(zhuǎn)矩突然增大）態(tài)下運行，若一旦受到某些干擾（如負載轉(zhuǎn)矩突然增大）而引起轉(zhuǎn)速下降時，系統(tǒng)就會自動地產(chǎn)生相應(yīng)的調(diào)整過程。而引起轉(zhuǎn)速下降時，系統(tǒng)就會自動地產(chǎn)生相應(yīng)的調(diào)整過程。偏差始終存在偏差始終存在 Mcnufue（ ue = = ug - - uf ）uan n電電 壓壓放大器放大器ue輸輸入入量量Mc擾動擾動輸輸出出量量功功 率率放大器放大器直直 流流電動機電動機ugua測測 速速發(fā)電機發(fā)電機uf第1章第30頁EXIT2021年年9月月23日日總結(jié)一下：總結(jié)一下：

23、 閉環(huán)閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理：控制系統(tǒng)的工作原理：檢測輸出量（被控制量）的實際值；檢測輸出量（被控制量）的實際值；將輸出量的實際值與給定值（輸入量）進行比較，將輸出量的實際值與給定值（輸入量）進行比較，得出偏差；得出偏差；用偏差值產(chǎn)生控制調(diào)節(jié)作用去消除偏差，使得輸用偏差值產(chǎn)生控制調(diào)節(jié)作用去消除偏差，使得輸出量維持期望的輸出。出量維持期望的輸出。第1章第31頁EXIT2021年年9月月23日日 由于存在輸出量反饋，上述系統(tǒng)能在存在無法預(yù)計擾動由于存在輸出量反饋，上述系統(tǒng)能在存在無法預(yù)計擾動的情況下，自動減少系統(tǒng)的輸出量與參考輸入量（或者的情況下，自動減少系統(tǒng)的輸出量與參考輸入量（或者任意變化的希

24、望的狀態(tài)）之間的偏差，故稱之為任意變化的希望的狀態(tài)）之間的偏差，故稱之為反饋控反饋控制制。 顯然：顯然：反饋控制反饋控制建立在建立在偏差偏差基礎(chǔ)上，其控制方式是基礎(chǔ)上，其控制方式是“檢檢測偏差再糾正偏差測偏差再糾正偏差”。ShowShow 第1章第32頁EXIT2021年年9月月23日日 閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)（Close-Loop Control System）又又稱稱反饋控制系統(tǒng)反饋控制系統(tǒng)（Feedback Control System），是是在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，把輸出量檢測出來，經(jīng)過物理在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，把輸出量檢測出來，經(jīng)過物理量的轉(zhuǎn)換，再反饋到輸入端去與給定值（參考輸入）量的轉(zhuǎn)換，

25、再反饋到輸入端去與給定值（參考輸入）進行比較（相減），并利用比較后的進行比較（相減），并利用比較后的偏差偏差信號，以信號，以一定的控制規(guī)律產(chǎn)生控制作用，抑制內(nèi)部或外部擾一定的控制規(guī)律產(chǎn)生控制作用，抑制內(nèi)部或外部擾動對輸出量的影響，動對輸出量的影響，逐步減小以至消除這一偏差逐步減小以至消除這一偏差，從而實現(xiàn)要求的控制性能。從而實現(xiàn)要求的控制性能。 第1章第33頁EXIT2021年年9月月23日日 閉環(huán)控制的閉環(huán)控制的優(yōu)點優(yōu)點抑制擾動能力強抑制擾動能力強，并能獲得滿，并能獲得滿意的意的動態(tài)特性動態(tài)特性和和控制精度控制精度。 閉環(huán)控制的閉環(huán)控制的缺點缺點引入反饋增加了系統(tǒng)的引入反饋增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性

26、復(fù)雜性，如果閉環(huán)系統(tǒng)參數(shù)的選取不適當，系統(tǒng)可能會產(chǎn)生如果閉環(huán)系統(tǒng)參數(shù)的選取不適當，系統(tǒng)可能會產(chǎn)生振蕩振蕩，甚至系統(tǒng)失穩(wěn)而無法正常工作，這是自動控制理論和系甚至系統(tǒng)失穩(wěn)而無法正常工作，這是自動控制理論和系統(tǒng)設(shè)計必須解決的重要問題。統(tǒng)設(shè)計必須解決的重要問題。 自動控制理論主要研究自動控制理論主要研究閉環(huán)閉環(huán)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 1.3.3 復(fù)合控制系統(tǒng)復(fù)合控制系統(tǒng)注意！注意！正反饋正反饋不能進行控制，會使系統(tǒng)的偏差越來越大。不能進行控制，會使系統(tǒng)的偏差越來越大。第1章第34頁EXIT2021年年9月月23日日第1章第35頁EXIT2021年年9月月23日日 爐溫控制系統(tǒng)爐溫控制系統(tǒng)的理想溫度由電壓的理

27、想溫度由電壓ur給出，熱電偶檢測箱溫輸出給出，熱電偶檢測箱溫輸出電壓電壓uf，偏差電壓偏差電壓ue= ur- uf，經(jīng)電壓和功率放大后控制電機的速度，經(jīng)電壓和功率放大后控制電機的速度和轉(zhuǎn)向，從而改變和轉(zhuǎn)向，從而改變調(diào)壓器調(diào)壓器滑動觸頭的位置，改變爐溫控制系統(tǒng)的滑動觸頭的位置，改變爐溫控制系統(tǒng)的外施電壓達到恒定爐溫的目的。外施電壓達到恒定爐溫的目的。1.4.1 爐溫控制系統(tǒng)爐溫控制系統(tǒng)第1章第36頁EXIT2021年年9月月23日日 溫度溫度Tc下降，下降， Tc uf ue=ur- uf ua 電機向增電機向增大調(diào)壓器輸出電壓的方向加速旋轉(zhuǎn)大調(diào)壓器輸出電壓的方向加速旋轉(zhuǎn)Tcuf ，直到直到Tc

28、 = Tr， ue=0。原理：原理：即當恒溫箱內(nèi)溫度偏高時，使調(diào)壓器降壓，反之升壓，即當恒溫箱內(nèi)溫度偏高時，使調(diào)壓器降壓，反之升壓，直到溫度達到給定值為止。此時偏差電壓直到溫度達到給定值為止。此時偏差電壓ue=0=0，電機停轉(zhuǎn)。，電機停轉(zhuǎn)。 爐溫自動控制系統(tǒng)方框圖爐溫自動控制系統(tǒng)方框圖放大器放大器電機減速器電機減速器調(diào)壓器調(diào)壓器電爐電爐熱電偶熱電偶+ -ufueurTcua給定裝置給定裝置Tr擾動擾動第1章第37頁EXIT2021年年9月月23日日1.4.2 導(dǎo)彈發(fā)射架方位控制系統(tǒng)導(dǎo)彈發(fā)射架方位控制系統(tǒng) 放大器放大器+_+_+_輸入軸輸入軸給定裝置給定裝置反饋裝置反饋裝置手輪手輪發(fā)射架發(fā)射架輸

29、出軸輸出軸r0E0Erueuau00u導(dǎo)彈發(fā)射架方位控制系統(tǒng)原理圖導(dǎo)彈發(fā)射架方位控制系統(tǒng)原理圖隨隨動動系系統(tǒng)統(tǒng)導(dǎo)彈發(fā)射架方位控制系統(tǒng)方塊圖導(dǎo)彈發(fā)射架方位控制系統(tǒng)方塊圖放大器放大器減速器減速器導(dǎo)導(dǎo) 彈彈發(fā)射架發(fā)射架ua直直 流流電動機電動機電位器電位器、re0eu0第1章第38頁EXIT2021年年9月月23日日1.4.4 函數(shù)記錄儀函數(shù)記錄儀 P8ABCD第1章第39頁EXIT2021年年9月月23日日 n鍋爐設(shè)備的壓力和溫度自動保持恒定鍋爐設(shè)備的壓力和溫度自動保持恒定n數(shù)控機床按照預(yù)定的程序自動地切削工件數(shù)控機床按照預(yù)定的程序自動地切削工件n導(dǎo)彈發(fā)射與制導(dǎo)系統(tǒng)，自動地使導(dǎo)彈攻擊敵方目標導(dǎo)彈發(fā)

30、射與制導(dǎo)系統(tǒng)，自動地使導(dǎo)彈攻擊敵方目標n無人駕駛飛機按照預(yù)定航跡自動升降和飛行無人駕駛飛機按照預(yù)定航跡自動升降和飛行n人造衛(wèi)星準確地進入預(yù)定軌道運行并回收人造衛(wèi)星準確地進入預(yù)定軌道運行并回收 自動控制技術(shù)的應(yīng)用范圍已擴展到生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)自動控制技術(shù)的應(yīng)用范圍已擴展到生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)境、經(jīng)濟管理和其它許多社會生活領(lǐng)域中，自動控制境、經(jīng)濟管理和其它許多社會生活領(lǐng)域中，自動控制已成為現(xiàn)代社會活動中不可缺少的重要組成部分。已成為現(xiàn)代社會活動中不可缺少的重要組成部分。1.4.5 鍋爐液位控制系統(tǒng)鍋爐液位控制系統(tǒng) P9第1章第40頁EXIT2021年年9月月23日日第1章第41頁EXIT2021年年9月月2

31、3日日自動控制系統(tǒng)的分類自動控制系統(tǒng)的分類下面介紹幾種常用的自動控制系統(tǒng)分類方法。下面介紹幾種常用的自動控制系統(tǒng)分類方法。1.5.1 按控制方式來分按控制方式來分1.5.2 按描述系統(tǒng)的動態(tài)方程分按描述系統(tǒng)的動態(tài)方程分1.5.3 按系統(tǒng)參數(shù)是否隨時間變化而分按系統(tǒng)參數(shù)是否隨時間變化而分1.5.4 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1.5.5 按信號的傳遞是否連續(xù)分按信號的傳遞是否連續(xù)分重要重要 第1章第42頁EXIT2021年年9月月23日日1. 開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)2. 反饋控制系統(tǒng)反饋控制系統(tǒng)3. 復(fù)合控制系統(tǒng)復(fù)合控制系統(tǒng)第1章第43頁EXIT2021年年

32、9月月23日日1）線性系統(tǒng)：）線性系統(tǒng)：該類系統(tǒng)的特點在于組成系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)的輸該類系統(tǒng)的特點在于組成系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)的輸入輸出特性都是入輸出特性都是線性線性的，系統(tǒng)的性能可用的，系統(tǒng)的性能可用線性微分方程線性微分方程（或（或差分方程）來描述。差分方程）來描述。（滿足齊次性與疊加性）（滿足齊次性與疊加性） tcattcattcattcnnnnn01111dddddd trbttrbttrmmmmm0111d)(ddd第1章第44頁EXIT2021年年9月月23日日1）線性系統(tǒng)：）線性系統(tǒng)： 假設(shè)元件輸入為假設(shè)元件輸入為r(t)、r1(t)、r2(t)，對應(yīng)的輸出為，對應(yīng)的輸出為c(t)、c1(t)、

33、c2(t)： 如果如果r(t)=r1(t)+ r2(t) 時，時， c(t) = c1(t) + c2(t) 滿足疊加性滿足疊加性 如果如果r(t)=ar1(t)時，時， c(t) =ac1(t) 滿足齊次性滿足齊次性w 滿足迭加性和齊次性的元件才是線性元件。滿足迭加性和齊次性的元件才是線性元件。第1章第45頁EXIT2021年年9月月23日日2）非線性系統(tǒng)：）非線性系統(tǒng)：該類系統(tǒng)的特點在于系統(tǒng)中含有一個或多該類系統(tǒng)的特點在于系統(tǒng)中含有一個或多個非線性元件。系統(tǒng)的性能需用個非線性元件。系統(tǒng)的性能需用非線性非線性微分方程（或差分微分方程（或差分方程）來描述。方程）來描述。非線性微分方程：非線性微

34、分方程： 系數(shù)與變量有關(guān)，或者方程中含有變量及其導(dǎo)數(shù)的高次系數(shù)與變量有關(guān)，或者方程中含有變量及其導(dǎo)數(shù)的高次冪或乘積項。冪或乘積項。重要重要 tctattcattctattcnnnnn)(dddd)(dd01111 trbttrbttrmmmmm2d)(ddd0111第1章第46頁EXIT2021年年9月月23日日常見非線性情況常見非線性情況飽和非線性死區(qū)非線性間隙非線性繼電器非線性第1章第47頁EXIT2021年年9月月23日日注意：注意： 在實際中，絕大多數(shù)對象都具有非線性特性，而大多在實際中，絕大多數(shù)對象都具有非線性特性，而大多數(shù)儀器儀表也是非線性的，所以很少有真正意義上線性系數(shù)儀器儀表也

35、是非線性的，所以很少有真正意義上線性系統(tǒng)，一般是采用線性化措施將非線性系統(tǒng)處理成線性系統(tǒng)，統(tǒng)，一般是采用線性化措施將非線性系統(tǒng)處理成線性系統(tǒng)，這樣就可簡化分析和運算。這樣就可簡化分析和運算。第1章第48頁EXIT2021年年9月月23日日1.定常系統(tǒng)：定常系統(tǒng)：特性不隨時間變化的系統(tǒng)稱定常系統(tǒng)，又特性不隨時間變化的系統(tǒng)稱定常系統(tǒng)，又稱稱時不變時不變系統(tǒng)。描述定常系統(tǒng)特性的微分方程或差分方系統(tǒng)。描述定常系統(tǒng)特性的微分方程或差分方程的程的系數(shù)系數(shù)不隨時間變化。定常系統(tǒng)分為不隨時間變化。定常系統(tǒng)分為定常線性系統(tǒng)定常線性系統(tǒng)和和定常非線性系統(tǒng)定常非線性系統(tǒng)。2.時變系統(tǒng)：時變系統(tǒng)：特性隨時間變化的系統(tǒng)

36、稱時變系統(tǒng)。對于特性隨時間變化的系統(tǒng)稱時變系統(tǒng)。對于時變系統(tǒng)，其輸出響應(yīng)的波形不僅與輸入信號波形有關(guān)，時變系統(tǒng)，其輸出響應(yīng)的波形不僅與輸入信號波形有關(guān)，而且還與參考輸入加入的時刻有關(guān)，這一特點，增加了而且還與參考輸入加入的時刻有關(guān)，這一特點，增加了對時變系統(tǒng)分析和研究的復(fù)雜性。對時變系統(tǒng)分析和研究的復(fù)雜性。第1章第49頁EXIT2021年年9月月23日日定常：定常：輸入一定，輸出不變。輸入一定，輸出不變。（方程系數(shù)為常數(shù)）（方程系數(shù)為常數(shù)）時變（不定常）：時變（不定常）：輸入一定，輸出隨時間發(fā)生變化輸入一定，輸出隨時間發(fā)生變化。 重要重要 檢驗一下學(xué)習(xí)效果吧！檢驗一下學(xué)習(xí)效果吧！第1章第50頁

37、EXIT2021年年9月月23日日1.連續(xù)系統(tǒng)：連續(xù)系統(tǒng)：該類系統(tǒng)各環(huán)節(jié)間的信號均為時間該類系統(tǒng)各環(huán)節(jié)間的信號均為時間t的連續(xù)函數(shù)。的連續(xù)函數(shù)。2.離散系統(tǒng)：離散系統(tǒng)：該類系統(tǒng)在信號傳遞過程中有一處或多處的信該類系統(tǒng)在信號傳遞過程中有一處或多處的信號是脈沖序列或數(shù)字編碼。數(shù)字控制系統(tǒng)、采樣系統(tǒng)為離散號是脈沖序列或數(shù)字編碼。數(shù)字控制系統(tǒng)、采樣系統(tǒng)為離散系統(tǒng)。系統(tǒng)。離散離散信號信號離散離散信號信號計算機計算機被控被控對象對象擾動擾動反饋元件反饋元件e(t)( )c t( )r tA/DD/A放大放大元件元件執(zhí)行執(zhí)行元件元件采樣數(shù)字控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖采樣數(shù)字控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第1章第51頁EXIT2021年

38、年9月月23日日第1章第52頁EXIT2021年年9月月23日日 要提高控制質(zhì)量，就必須對自動控制系統(tǒng)的性能提出一要提高控制質(zhì)量，就必須對自動控制系統(tǒng)的性能提出一定的具體要求。定的具體要求。自動控制系統(tǒng)性能的自動控制系統(tǒng)性能的工程上常從穩(wěn)、快、準三個方面來評價控制系統(tǒng)。工程上常從穩(wěn)、快、準三個方面來評價控制系統(tǒng)。 穩(wěn)：穩(wěn)： 指控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與平穩(wěn)性。指控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與平穩(wěn)性。 快：快： 指控制系統(tǒng)的快速性。指控制系統(tǒng)的快速性。 準：準： 指控制系統(tǒng)的最終精度（穩(wěn)態(tài)精度）。指控制系統(tǒng)的最終精度（穩(wěn)態(tài)精度）。 定義：通常把系統(tǒng)受到外作用后，被控量隨時間定義：通常把系統(tǒng)受到外作用后，被控量隨時間

39、變化的全過程，稱為動態(tài)過程或過渡過程。變化的全過程，稱為動態(tài)過程或過渡過程。第1章第53頁EXIT2021年年9月月23日日圖圖1 1 自動控制系統(tǒng)被控量變化的自動控制系統(tǒng)被控量變化的動態(tài)特性動態(tài)特性自動控制系統(tǒng)被控量變化的自動控制系統(tǒng)被控量變化的動態(tài)特性動態(tài)特性有以下幾種有以下幾種 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 漸擴振蕩漸擴振蕩 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)定第1章第54頁EXIT2021年年9月月23日日 由于被控對象的具體情況不同，各系統(tǒng)對穩(wěn)、快、由于被控對象的具體情況不同，各系統(tǒng)對穩(wěn)、快、準的要求準的要求各有側(cè)重各有側(cè)重。而且對同一系統(tǒng)，穩(wěn)、快、準的。而

40、且對同一系統(tǒng)，穩(wěn)、快、準的要求常常是要求常常是相互制約的相互制約的。過分提高過程的快速性，可。過分提高過程的快速性，可能會引起系統(tǒng)強烈的振蕩，而過分追求穩(wěn)定性，又可能會引起系統(tǒng)強烈的振蕩，而過分追求穩(wěn)定性，又可能使系統(tǒng)反應(yīng)遲緩，最終導(dǎo)致準確性變壞。如何分析能使系統(tǒng)反應(yīng)遲緩，最終導(dǎo)致準確性變壞。如何分析和解決這些矛盾，將是本學(xué)科研究的主要內(nèi)容。和解決這些矛盾，將是本學(xué)科研究的主要內(nèi)容。 第1章第55頁EXIT2021年年9月月23日日 1.選取原則選取原則（1）在現(xiàn)場及實驗中容易產(chǎn)生）在現(xiàn)場及實驗中容易產(chǎn)生（2）系統(tǒng)在工程中經(jīng)常遇到，并且是最不利的外作用。）系統(tǒng)在工程中經(jīng)常遇到，并且是最不利的外

41、作用。（3）數(shù)學(xué)表達式簡單，便于理論分析。）數(shù)學(xué)表達式簡單，便于理論分析。 為了能對不同的控制系統(tǒng)的性能用統(tǒng)一的標準來為了能對不同的控制系統(tǒng)的性能用統(tǒng)一的標準來恒量，通常需要選擇幾種典型的外作用。恒量，通常需要選擇幾種典型的外作用。階躍函數(shù)階躍函數(shù) 斜坡函數(shù)斜坡函數(shù) 脈沖函數(shù)脈沖函數(shù) 正弦函數(shù)正弦函數(shù)第1章第56頁EXIT2021年年9月月23日日（2）圖形：）圖形： 表示在表示在t=0時刻出現(xiàn)了幅值為時刻出現(xiàn)了幅值為R的跳變，是最不利的外的跳變，是最不利的外作用。作用。R=1時的階躍函數(shù)叫時的階躍函數(shù)叫單位階躍函數(shù)單位階躍函數(shù)，常用，常用1(t)表示。表示。常用階躍函數(shù)作為評價系統(tǒng)動態(tài)性能的

42、典型外作用。常用階躍函數(shù)作為評價系統(tǒng)動態(tài)性能的典型外作用。所以所以階躍函數(shù)在自動控制系統(tǒng)的分析中起著特別重要的作用。階躍函數(shù)在自動控制系統(tǒng)的分析中起著特別重要的作用。 R0 tr(t)2. . 階躍函數(shù)階躍函數(shù)（1）數(shù)學(xué)表達式：）數(shù)學(xué)表達式：0, 00,)(ttRtr第1章第57頁EXIT2021年年9月月23日日（1）數(shù)學(xué)表達式：）數(shù)學(xué)表達式： （2）圖形：）圖形： 如如R=1,叫叫單位斜坡函數(shù)單位斜坡函數(shù)，表示從，表示從t=0時刻，以恒速時刻，以恒速R變化。變化。 跟蹤通信衛(wèi)星的天線控制系統(tǒng)，數(shù)控機床加工斜面時的給跟蹤通信衛(wèi)星的天線控制系統(tǒng)，數(shù)控機床加工斜面時的給 進指令等，都可以采用斜坡

43、信號作為進指令等，都可以采用斜坡信號作為典型輸入信號。典型輸入信號。0 t r(t)0, 00,)(ttRttr3.斜坡函數(shù)斜坡函數(shù)R第1章第58頁EXIT2021年年9月月23日日4. 脈沖函數(shù)脈沖函數(shù) （1 1）矩形脈沖函數(shù)數(shù)學(xué)表達式）矩形脈沖函數(shù)數(shù)學(xué)表達式 (2) (2) 圖形：圖形： r(t)0tA/ ,0( )0,0Atr ttt 或脈沖函數(shù)是對脈沖函數(shù)是對趨于趨于0 0，求極限得到的。數(shù)學(xué)表達式為，求極限得到的。數(shù)學(xué)表達式為: :Adttr)(0, 00,)(tttr第1章第59頁EXIT2021年年9月月23日日需要注意的是：需要注意的是：脈沖函數(shù)在現(xiàn)實中是不存在的，只是數(shù)學(xué)脈沖

44、函數(shù)在現(xiàn)實中是不存在的，只是數(shù)學(xué)上的定義。在現(xiàn)實系統(tǒng)中常把作用時間很短，幅值很大而上的定義。在現(xiàn)實系統(tǒng)中常把作用時間很短，幅值很大而強度有限的一些外作用近似看作脈沖函數(shù)。當強度有限的一些外作用近似看作脈沖函數(shù)。當A=1A=1時，稱時，稱為為單位脈沖函數(shù)單位脈沖函數(shù)，記作，記作(t),(t),強度為強度為A A的脈沖函數(shù)的脈沖函數(shù)r(t)r(t)表表示成示成 r(t)=Ar(t)=A(t)(t)第1章第60頁EXIT2021年年9月月23日日5.正弦函數(shù)正弦函數(shù) （1 1）數(shù)學(xué)表達式：）數(shù)學(xué)表達式：sin,0( )0,0Awttr tt A為振幅，為振幅，w=2f 為正弦函數(shù)的角頻率。上式的初始

45、相為正弦函數(shù)的角頻率。上式的初始相角角=0，如果初始相角，如果初始相角不等于不等于0，那么正弦函數(shù)，那么正弦函數(shù)r(t)的表的表達式為：達式為： r(t)=Asin(wt-) (2) (2) 圖形：圖形：r(t)tA第1章第61頁EXIT2021年年9月月23日日正弦函數(shù)也是控制系統(tǒng)常見的一種典型外作用，很正弦函數(shù)也是控制系統(tǒng)常見的一種典型外作用，很多實際的多實際的隨動系統(tǒng)隨動系統(tǒng)就是經(jīng)常在這種正弦函數(shù)作用下就是經(jīng)常在這種正弦函數(shù)作用下工作的。更為重要的是，系統(tǒng)在正弦函數(shù)作用下的工作的。更為重要的是，系統(tǒng)在正弦函數(shù)作用下的響應(yīng)，即頻率特性，是自動控制理論中研究系統(tǒng)性響應(yīng)，即頻率特性，是自動控制

46、理論中研究系統(tǒng)性能的重要依據(jù)能的重要依據(jù). .第1章第62頁EXIT2021年年9月月23日日補充補充 第1章第63頁EXIT2021年年9月月23日日一、歷史一、歷史1.萌芽萌芽：18世紀第一次技術(shù)革命（機械化）世紀第一次技術(shù)革命（機械化）時域分析時域分析俄國人波爾佐諾夫發(fā)明鍋爐水位調(diào)節(jié)器俄國人波爾佐諾夫發(fā)明鍋爐水位調(diào)節(jié)器英國人瓦特發(fā)明蒸汽機離心飛錘式調(diào)速器，萌生了自動控英國人瓦特發(fā)明蒸汽機離心飛錘式調(diào)速器，萌生了自動控制的基本原理制的基本原理1877年，勞斯，年，勞斯，1895年，赫爾維茨分別提出了系統(tǒng)穩(wěn)定年，赫爾維茨分別提出了系統(tǒng)穩(wěn)定的代數(shù)判據(jù)（的代數(shù)判據(jù)（19世紀末）世紀末）第1章第6

47、4頁EXIT2021年年9月月23日日2.奠定基礎(chǔ)奠定基礎(chǔ)（20世紀）世紀）經(jīng)典控制論經(jīng)典控制論3040年代，奈奎斯特提出年代，奈奎斯特提出系統(tǒng)穩(wěn)定性系統(tǒng)穩(wěn)定性的頻率判據(jù)的頻率判據(jù) 奈氏圖、奈氏判據(jù)，奈氏圖、奈氏判據(jù)，從時域分析轉(zhuǎn)到頻域分析從時域分析轉(zhuǎn)到頻域分析1940年，伯德在頻率法中引入對數(shù)坐標系，年，伯德在頻率法中引入對數(shù)坐標系，伯德圖伯德圖1942年，哈里斯引入年，哈里斯引入傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)概念概念1948年，伊萬恩提出年，伊萬恩提出根軌跡根軌跡分析方法分析方法1949年，英國人維納在火炮控制中發(fā)現(xiàn)了年，英國人維納在火炮控制中發(fā)現(xiàn)了反饋反饋的概念，出的概念，出版了版了控制控制關(guān)于在動物

48、和機器中控制和通訊的科學(xué)關(guān)于在動物和機器中控制和通訊的科學(xué)，奠，奠定了控制論的基礎(chǔ)定了控制論的基礎(chǔ) 50年代中期，添加了非線性系統(tǒng)理論和離散控制理論，形年代中期，添加了非線性系統(tǒng)理論和離散控制理論，形成了完整的理論體系。成了完整的理論體系。第1章第65頁EXIT2021年年9月月23日日3.發(fā)展發(fā)展 迅速滲透到許多學(xué)科，應(yīng)用于火炮、導(dǎo)彈控制系統(tǒng)，迅速滲透到許多學(xué)科，應(yīng)用于火炮、導(dǎo)彈控制系統(tǒng)，數(shù)控、電力、數(shù)控、電力、 冶金，自動化技術(shù)冶金，自動化技術(shù) 錢學(xué)森，錢學(xué)森，1954年首創(chuàng)年首創(chuàng)“工程控制論工程控制論”，推廣到其它領(lǐng)，推廣到其它領(lǐng)域：域： 生物控制論：生物控制論：生命系統(tǒng)生命系統(tǒng) 經(jīng)濟控

49、制論：經(jīng)濟控制論：經(jīng)濟運行與發(fā)展問題經(jīng)濟運行與發(fā)展問題 社會控制論：社會控制論：社會管理與社會服務(wù)問題社會管理與社會服務(wù)問題 隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，控制論無論在內(nèi)涵上，還是隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，控制論無論在內(nèi)涵上，還是在深度上和廣度上都發(fā)展變化著，對促進生產(chǎn)的發(fā)展和社在深度上和廣度上都發(fā)展變化著，對促進生產(chǎn)的發(fā)展和社會進步產(chǎn)生深遠的影響。會進步產(chǎn)生深遠的影響。第1章第66頁EXIT2021年年9月月23日日二、分類二、分類1.經(jīng)典控制理論經(jīng)典控制理論 4050年代，高階常微分方程年代，高階常微分方程以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，研究單輸入、單輸出系統(tǒng)以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，研究單輸入、單輸出系統(tǒng)SISO的分析和

50、設(shè)計，的分析和設(shè)計，針對線性定常系統(tǒng)，主要研究方法有時域分析法、根軌跡法、頻針對線性定常系統(tǒng)，主要研究方法有時域分析法、根軌跡法、頻率特性法。主要用根軌跡、奈氏圖、波特圖來進行分析和設(shè)計。率特性法。主要用根軌跡、奈氏圖、波特圖來進行分析和設(shè)計。 2.現(xiàn)代控制理論現(xiàn)代控制理論 6070年代年代 以矩陣理論等近代數(shù)學(xué)方法作為工具，主要研究方法是狀態(tài)以矩陣理論等近代數(shù)學(xué)方法作為工具，主要研究方法是狀態(tài)空間法，主要是從時域分析系統(tǒng)，以矩陣分析為基礎(chǔ)，解決多輸空間法，主要是從時域分析系統(tǒng)，以矩陣分析為基礎(chǔ)，解決多輸入多輸出入多輸出MIMO的問題，可處理多變量、非線性、時變系統(tǒng)。的問題，可處理多變量、非線性、時變系統(tǒng)。3.70年代至今年代至今 智能控制智能控制 最優(yōu)控制、系統(tǒng)辨識、多變量控制、自適應(yīng)控制、專家系統(tǒng)、最優(yōu)控制、系統(tǒng)辨識、多變量控制、自適應(yīng)控