第一章控制系統(tǒng)導(dǎo)論

1、 自動控制原理王春玲om1 1 本學(xué)期課程安排2 2教材：胡壽松，自動控制原理簡明教程(第二版)，科學(xué)出版社課程內(nèi)容：第一章第六章課程總學(xué)時：48, 48, 其中實驗：6 6參考文獻(xiàn)： 黃堅：黃堅：自動控制及其應(yīng)用自動控制及其應(yīng)用高等教育出版社高等教育出版社2004.1 高國淼高國淼:自動控制原理，華南理工出版社自動控制原理，華南理工出版社 劉慧英：劉慧英：自動控制原理導(dǎo)教、導(dǎo)學(xué)、導(dǎo)考自動控制原理導(dǎo)教、導(dǎo)學(xué)、導(dǎo)考西北工大出版社西北工大出版社2003 胡壽松，自動控制原理習(xí)題集，科學(xué)出版社胡壽松，自動控制原理習(xí)題集，科學(xué)出版社課程教學(xué)網(wǎng)站：課程教學(xué)網(wǎng)站：泰山學(xué)院教務(wù)處泰山學(xué)院教務(wù)處/省級精品課程

2、省級精品課程/電子技術(shù)應(yīng)用與創(chuàng)新系列課程：自動控制原理電子技術(shù)應(yīng)用與創(chuàng)新系列課程：自動控制原理http:/ 成績構(gòu)成3 3期末 70%作業(yè) 10%實驗 10%點名 10%考試形式考試： 閉卷課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)課程學(xué)習(xí)指導(dǎo) 該課程與其它課程的關(guān)系線性代數(shù)微積分（含微分 方程）復(fù)變函數(shù)、拉普拉斯變換自動控制原理自動控制原理電路理論大學(xué)物理（力學(xué)、 熱力學(xué)）電機與拖動模擬電子技術(shù)各類控制系統(tǒng)課程4 4課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)課程學(xué)習(xí)指導(dǎo) 自動控制原理各章關(guān)系5 5第二章第二章控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型第一章第一章控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論第三章第三章線性系統(tǒng)線性系統(tǒng)時域分析法時域分析法第五章第五章線性系統(tǒng)線性系統(tǒng)

3、頻域分析法頻域分析法第四章第四章線性系統(tǒng)線性系統(tǒng)根軌跡根軌跡第六章第六章線性系統(tǒng)線性系統(tǒng)的校正方法的校正方法課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)課程學(xué)習(xí)指導(dǎo) 第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論6 6 1-1 自動控制的基本原理 1-2 自動控制系統(tǒng)示例 1-3 自動控制系統(tǒng)的分類 1-4 自動控制系統(tǒng)的基本要求 1-5 控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計工具 本章難點本章難點 1.深刻理解反饋的概念和思想；深刻理解反饋的概念和思想；2.確定控制系統(tǒng)的被控對象、被控量、給定量等；確定控制系統(tǒng)的被控對象、被控量、給定量等；3.繪制方塊圖，分析實際控制系統(tǒng)的基本原理。繪制方塊圖，分析實際控制系統(tǒng)的基本原理。本章重點本章重點 1. 自動控制和自動控制系

4、統(tǒng)的含義；自動控制和自動控制系統(tǒng)的含義；2. 反饋和反饋控制的概念、反饋控制的特點；反饋和反饋控制的概念、反饋控制的特點；3. 控制系統(tǒng)的組成、分類和特點；控制系統(tǒng)的組成、分類和特點；4. 繪制方框圖繪制方框圖定性分析定性分析的方法。的方法。(1-7)1 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論相關(guān)作業(yè)相關(guān)作業(yè)P191-1；1-2；1-5；1-8 1-1自動控制的基本原理1. 自動控制技術(shù)及其應(yīng)用自動控制技術(shù)及其應(yīng)用自動控制的概念自動控制的概念自動控制是在沒有人自動控制是在沒有人直接直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置（稱參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置（稱控控制裝置或控制器制裝置或控制器）對生產(chǎn)設(shè)備和工

5、藝過程（統(tǒng)稱）對生產(chǎn)設(shè)備和工藝過程（統(tǒng)稱控制對象控制對象）的某個工作）的某個工作狀態(tài)或參數(shù)（狀態(tài)或參數(shù)（被控量被控量）自動地按照）自動地按照預(yù)定的規(guī)律預(yù)定的規(guī)律運行。運行。例如鍋爐溫度控制、化工過程流量、溫度、液位的控制等等。自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)是為實現(xiàn)某一控制目標(biāo)所需要的所有物理部件的有機組合。自動控制系統(tǒng)是為實現(xiàn)某一控制目標(biāo)所需要的所有物理部件的有機組合。8 8控制系統(tǒng)控制器被控對象控制系統(tǒng)控制器被控對象1 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 自動控制技術(shù)的應(yīng)用自動控制技術(shù)的應(yīng)用 開始多用于工業(yè)：壓力、溫度、流量、位移、 濕度、粘度自動控制 后來進(jìn)入軍事領(lǐng)域：飛機自動駕駛、火炮自動

6、跟蹤、導(dǎo)彈、衛(wèi)星、宇宙飛船自動控制 目前滲透到更多領(lǐng)域：大系統(tǒng)、交通管理、圖書管理等 生物學(xué)系統(tǒng)：生物控制論、波斯頓假肢、人造器官 經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)：模擬經(jīng)濟(jì)管理過程、經(jīng)濟(jì)控制論9 91 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 1 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 “勇氣”號在火星工作的英姿1 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 負(fù)反饋放大器電路原理圖Ecc+12vR1 510KR24.7KR451KR63KC2 10C3 10+R 1K C1 10RL 5.1KR7+T13DG6T23DG6usuiuoR3 100R5 18K100R8C41K10Rf 2K12121 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 13131 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論

7、自動控制理論自動控制理論:關(guān)于自動控制系統(tǒng)的理論關(guān)于自動控制系統(tǒng)的理論。自動控制成為一門科學(xué)是從自動控制成為一門科學(xué)是從19451945發(fā)展起來的發(fā)展起來的2. 自動控制理論發(fā)展史自動控制理論發(fā)展史 十八世紀(jì)以后，蒸汽機的使用提出了調(diào)速穩(wěn)定等問題十八世紀(jì)以后，蒸汽機的使用提出了調(diào)速穩(wěn)定等問題1765年俄國人波爾祖諾夫發(fā)明了鍋爐水位調(diào)節(jié)器1784年英國人瓦特發(fā)明了調(diào)速器，蒸汽機離心式調(diào)速器1877年產(chǎn)生了赫氏判據(jù)和勞斯穩(wěn)定判據(jù)十九世紀(jì)前半葉，動力使用了發(fā)電機、電動機十九世紀(jì)前半葉，動力使用了發(fā)電機、電動機促進(jìn)了水利、水電站的遙控和程控的發(fā)展以及電壓、電流的自動調(diào)節(jié)技術(shù)的發(fā)展十九世紀(jì)末，二十世紀(jì)初

8、，使用內(nèi)燃機十九世紀(jì)末，二十世紀(jì)初，使用內(nèi)燃機促進(jìn)了飛機、汽車、船舶、機器制造業(yè)和石油工業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)生了伺服控制和過程控制二十世紀(jì)初第二次世界大戰(zhàn)，軍事工業(yè)發(fā)展很快二十世紀(jì)初第二次世界大戰(zhàn)，軍事工業(yè)發(fā)展很快飛機、雷達(dá)、火炮上的伺服機構(gòu)，總結(jié)了自動調(diào)節(jié)技術(shù)及反饋放大器技術(shù)，搭起了經(jīng)典控制理論的架子，但還沒有形成學(xué)科。14141 控制系統(tǒng)導(dǎo)論控制系統(tǒng)導(dǎo)論 蒸汽機的速度控制：給定值慣性球蒸汽閥壓力蒸汽1515受控蒸汽1-1自動控制的基本原理自動控制的基本原理 1. 經(jīng)典控制理論時期經(jīng)典控制理論時期（1940-1960）第二次世界大戰(zhàn)時期開始：經(jīng)典控制理論逐漸發(fā)展成熟而形成為獨立學(xué)科。頻率分析法和根軌

9、跡分析法，構(gòu)成了經(jīng)典控制理論的基礎(chǔ)。 在此期間，也產(chǎn)生了一些非線性系統(tǒng)的分析方法，如相 平面法和描述函數(shù)法等，以及采樣系統(tǒng)的分析方法。數(shù)學(xué)工具：主要是線性微分方程和基于拉普拉斯變換的傳遞函數(shù)。研究對象：基本是單輸入單輸出系統(tǒng)。 目標(biāo)：反饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)定典型成果：雷達(dá)高炮跟蹤系統(tǒng)，軋鋼機控制系統(tǒng)，液壓伺服系統(tǒng)等。16161-1自動控制的基本原理自動控制的基本原理 2. 2. 現(xiàn)代控制理論時期（現(xiàn)代控制理論時期（2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代末年代末-60-60年代初）年代初）50年代70年代，空間技術(shù)與軍事技術(shù)的發(fā)展提出了許多復(fù)雜控制問題，用于導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星和宇宙飛船上Kalman “控制系統(tǒng)的一

10、般理論”奠定了現(xiàn)代控制理論的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)工具：主要是狀態(tài)空間法 研究對象：研究對象更為廣泛。如線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)、定常系統(tǒng) 與時變系統(tǒng)、多輸入多輸出系統(tǒng)、變量耦合系統(tǒng)等。目標(biāo)：最優(yōu)控制 典型成果：空間技術(shù)、軍事技術(shù)、多方面的工業(yè)技術(shù)我國：火箭發(fā)射控制技術(shù) ，人口模型與中國人口控制17171-1自動控制的基本原理自動控制的基本原理 3.3.大系統(tǒng)和智能控制時期大系統(tǒng)和智能控制時期 （ 2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代）年代）各學(xué)科相互滲透，要分析的系統(tǒng)越來越大，越來越復(fù)雜。70年代至今，基于人腦的思維、學(xué)習(xí)、推理、決策功能研究與發(fā)展的，是當(dāng)前控制理論學(xué)科研究的前沿領(lǐng)域。主要研究方向：自適應(yīng)控制理論、模

11、糊控制理論、人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、渾沌理論研究等。主要研究成果：各種自動設(shè)計系統(tǒng)，神經(jīng)計算機，機器人控制系統(tǒng)，模式識別，人工推理機等。4.4.正在發(fā)展的各個領(lǐng)域正在發(fā)展的各個領(lǐng)域 自適應(yīng)控制 大系統(tǒng)理論 H魯棒控制非線性控制（微分幾何，混沌，變結(jié)構(gòu)）18181-1自動控制的基本原理自動控制的基本原理 3. 反饋控制原理例：液位控制系統(tǒng)期望液位：H s被控對象被控量 擾動變量操縱變量1、人工控制原理眼：測量實際液位H 檢測過程。腦：將實際液位H 和期望液位HS比較，根據(jù)兩者偏差 正負(fù)及 大小作出決策。比較、分析、決策過程。手：執(zhí)行大腦命令，調(diào)節(jié)閥門開度。執(zhí)行過程。19191-1自動控制的基本原理自動控

12、制的基本原理 工作原理的描述方框圖：2020H眼測量值實際液位腦水槽手eH su給定值給定值1-1自動控制的基本原理自動控制的基本原理 測量元件(眼）：測量實際液位H并進(jìn)行物理轉(zhuǎn)換。 控制器（大腦）：也叫調(diào)節(jié)器，將測量值mv和給定值sv相比較， 根據(jù)兩者的偏差進(jìn)行運算，輸出控制信號u。執(zhí)行元件（手）：也叫執(zhí)行器，改變閥門開度。1-1自動控制的基本原理自動控制的基本原理 人工控制原理方框圖：人工控制原理方框圖：H實際液位腦手水槽眼H s給定值He擾動測量值自動控制原理方塊圖：自動控制原理方塊圖：2222擾動eH實際液位控制器給定值H執(zhí)行器水槽測量元件測量值1-1自動控制的基本原理自動控制的基本原

13、理 反饋：反饋：通過測量變換裝置將系統(tǒng)或元件的輸出量反送到輸入端，與輸入信號相通過測量變換裝置將系統(tǒng)或元件的輸出量反送到輸入端，與輸入信號相比較。反送到輸入端的信號稱為反饋信號。比較。反送到輸入端的信號稱為反饋信號。負(fù)反饋：負(fù)反饋：反饋信號與輸入信號相減，其差為偏差信號。負(fù)反饋控制原理：負(fù)反饋控制原理：檢測偏差用以消除偏差。將系統(tǒng)的輸出信號引回輸入端，與檢測偏差用以消除偏差。將系統(tǒng)的輸出信號引回輸入端，與輸入信號相減，形成偏差信號。然后根據(jù)偏差信號產(chǎn)生相應(yīng)輸入信號相減，形成偏差信號。然后根據(jù)偏差信號產(chǎn)生相應(yīng)的控制作用，力圖消除或減少偏差的過程。的控制作用，力圖消除或減少偏差的過程。23231-

14、1自動控制的基本原理自動控制的基本原理 被控制量：被控制量：在控制系統(tǒng)中按規(guī)定的任務(wù)需要加以控制的物理量?？刂屏浚嚎刂屏浚鹤鳛楸豢刂屏康目刂浦噶疃咏o系統(tǒng)的輸入量也稱控制輸入、參考輸入、參據(jù)量（給定量）。擾動量：擾動量：干擾或破壞系統(tǒng)按預(yù)定規(guī)律運行的輸入量， 也稱擾動輸入。外擾動和內(nèi)擾動24241-1自動控制的基本原理自動控制的基本原理 4.自動控制系統(tǒng)的基本組成擾動輸入reucd控制器給定輸入執(zhí)行器被控對象輸出測量變送器b測量值輸入變量：擾動輸入，給定輸入（參考輸入） ；輸出變量；反饋，反饋通道，前向通道，閉環(huán)自動控制系統(tǒng)自動控制裝置自動控制裝置反饋控制系統(tǒng)的特點：反饋（偏差、閉環(huán)）控制系統(tǒng)

15、存在反饋，輸出量參與控制；基于偏差進(jìn)行控制1-1自動控制的基本原理自動控制的基本原理被控對象被控對象 控制器執(zhí)行器測量變送器控制器執(zhí)行器 測量變送器1-1自動控制的基本原理自動控制的基本原理 測量儀表壓力測量儀表非遠(yuǎn)傳式壓力測量儀表液柱式壓力計應(yīng)用彈性變形測量遠(yuǎn)傳式壓力測量儀表力平衡式壓力變送電阻式壓力傳感器電容式壓力傳感器27271-1自動控制的基本原理自動控制的基本原理 溫度測量儀表膨脹式溫度計熱電偶溫度計熱電阻溫度計28281-1自動控制的基本原理自動控制的基本原理 執(zhí)行儀表將控制指令轉(zhuǎn)化為實際動作氣動調(diào)節(jié)閥液動調(diào)節(jié)閥電動執(zhí)行器變頻電機29291-1自動控制的基本原理自動控制的基本原理

16、控制儀表30301-1自動控制的基本原理自動控制的基本原理 5. 自動控制系統(tǒng)基本控制方式(1)開環(huán)控制方式 不存在輸出到輸入的反饋，輸出量不參與控制按給定值進(jìn)行控制按干擾進(jìn)行控制（即前饋控制，對干擾進(jìn)行補償）擾動必須可測！比較環(huán)節(jié)（疊加點）1-1自動控制的基本原理自動控制的基本原理 例按給定值進(jìn)行控制控制裝置與受控對象之間只有順向作用而無反向聯(lián)系。32321-1自動控制的基本原理自動控制的基本原理+ M負(fù)載功放 M電動機功放 例：按干擾進(jìn)行控制（即前饋控制，對干擾進(jìn)行補償）負(fù)載R壓放功放電機33331-1自動控制的基本原理自動控制的基本原理+i f= cons+M負(fù)載功放ub+壓放 開環(huán)控制

17、特點開環(huán)控制特點：控制量與輸出量之間僅有前向通路，而：控制量與輸出量之間僅有前向通路，而沒有反饋通路。輸出量不能對控制量產(chǎn)生影響。沒有反饋通路。輸出量不能對控制量產(chǎn)生影響。 缺點缺點：精度低，不能自動跟蹤控制目標(biāo)要求。 應(yīng)用應(yīng)用：由于開環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)容易、成本 低、不存在穩(wěn)定性問題，因此應(yīng)用于一些精度 要求不高或擾動影響較小的場合。34341-1自動控制的基本原理自動控制的基本原理 (2) 閉環(huán)（反饋）控制方式存在輸出到輸入的反饋，輸出量參與控制例2：電機系統(tǒng)期望轉(zhuǎn)速：n0TG 測速發(fā)電機35351-1自動控制的基本原理自動控制的基本原理+i f=cons+M負(fù)載壓放功放TGue負(fù)載

18、n壓放功放電機u f 測速發(fā)電機 閉環(huán)控制閉環(huán)控制： 閉環(huán)控制特點閉環(huán)控制特點：（1）控制量與輸出量之間既有前向通路，又有反饋通路?？梢杂奢敵隽坑绊懣刂屏慨a(chǎn)生調(diào)節(jié)作用。（2）由于采用反饋裝置，導(dǎo)致設(shè)備增多，線路復(fù)雜，成本高。（3）閉環(huán)系統(tǒng)存在穩(wěn)定性問題。 本本課程研究重點課程研究重點例子：電動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng) 伺服控制（隨動）系統(tǒng)36361-1自動控制的基本原理自動控制的基本原理 3、復(fù)合控制方式（反饋+前饋）例ue3737+M壓放壓放+TG1-1自動控制的基本原理自動控制的基本原理 38381-1自動控制的基本原理自動控制的基本原理基本控制方式基本控制方式 1. 開環(huán)控制開環(huán)控制 2. 閉環(huán)控

19、制閉環(huán)控制 3. 復(fù)合控制復(fù)合控制壓放nR功放 1-2 自動控制系統(tǒng)示例3939學(xué)會分析自動控制系統(tǒng)的工作原理利用方框圖表示自動控制系統(tǒng)的組成輸入輸出控制系統(tǒng)對系統(tǒng)組成的理解對系統(tǒng)組成的理解 方框圖中的幾種組成元件方框圖中的幾種組成元件表示法：表示法：1-2 自動控制系統(tǒng)示例自動控制系統(tǒng)示例輸出量輸出量c c(-)(-)r 函數(shù)記錄儀 電阻爐微機溫度控制系統(tǒng) 鍋爐液位控制系統(tǒng)(1-41)1-2 自動控制系統(tǒng)示例自動控制系統(tǒng)示例 函數(shù)記錄儀(1-42)1.2 自動控制系統(tǒng)示例自動控制系統(tǒng)示例 函數(shù)記錄儀方框圖 1-2 自動控制系統(tǒng)示例自動控制系統(tǒng)示例 控制過程的描述：流程圖控制過程的描述：流程圖

20、2、假設(shè)有擾動引起、假設(shè)有擾動引起Hc變化（如用水量突然增大變化（如用水量突然增大Q2）：動態(tài)）：動態(tài)Q2 Hc 浮子浮子 H0 閥門開度閥門開度Q1Hc 一直進(jìn)行到一直進(jìn)行到Hc Hg， H=0時控制結(jié)束，系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)為止。時控制結(jié)束，系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)為止。1、假設(shè)、假設(shè)Hc與整定的水位與整定的水位Hg 相等：平衡狀態(tài)相等：平衡狀態(tài) H Hc Hg 0閥門開度不變閥門開度不變Q1Q2HcHg，系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài) (1-44)1.2自動控制系統(tǒng)示例自動控制系統(tǒng)示例1、2相關(guān)作相關(guān)作業(yè)業(yè) 1-3 自動控制系統(tǒng)分類自動控制系統(tǒng)分類5、按輸入信號變化規(guī)律分：、按輸入信號變化規(guī)律分：

21、恒值控制系統(tǒng)恒值控制系統(tǒng)隨動控制系統(tǒng)隨動控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)1、按數(shù)學(xué)描述方法分：、按數(shù)學(xué)描述方法分： 線性、非線性系統(tǒng)線性、非線性系統(tǒng) 時不變（定常）時不變（定常）/時變系統(tǒng)時變系統(tǒng)2、按系統(tǒng)信號形式分：、按系統(tǒng)信號形式分： 連續(xù)、離散系統(tǒng)連續(xù)、離散系統(tǒng)3、按輸入信號數(shù)量分：、按輸入信號數(shù)量分： 單輸入單輸入/多輸入多輸入4、按控制方式分： 開環(huán)控制、閉環(huán)控制、復(fù)合控制開環(huán)控制、閉環(huán)控制、復(fù)合控制6、按物理元件類型分：、按物理元件類型分：機械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、電子系統(tǒng)、機電系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、機械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、電子系統(tǒng)、機電系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、生物系統(tǒng)等。氣動系統(tǒng)、生物系統(tǒng)等。

22、 1-3 自動控制系統(tǒng)的分類隨動系統(tǒng)與恒值系統(tǒng)線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)時變系統(tǒng)和定常系統(tǒng)連續(xù)系統(tǒng)與離散系統(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)集中參數(shù)系統(tǒng)與分布參數(shù)系統(tǒng)主要研究對象：線性時不變（LTI）多入單出連續(xù)系統(tǒng))()()()()()()()(1111011110trbtrdtdbtrdtdbtrdtdbtcatcdtdatcdtdatcdtdammmmmmnnnnnn 式中： r(t)系統(tǒng)輸入量； c(t)系統(tǒng)輸出量由系數(shù)判定由系數(shù)判定時變系統(tǒng)：系數(shù)隨時間而變時變系統(tǒng)：系數(shù)隨時間而變定常系統(tǒng)：系數(shù)是實常數(shù)定常系統(tǒng)：系數(shù)是實常數(shù) 線性系統(tǒng)主要特點 線性非線性判定線性非線性判

23、定 線性系統(tǒng)：無變量或其導(dǎo)數(shù)項線性系統(tǒng)：無變量或其導(dǎo)數(shù)項的乘積或乘方項；無常數(shù)項的乘積或乘方項；無常數(shù)項 非線性系統(tǒng)：有變量乘積或變非線性系統(tǒng)：有變量乘積或變量乘方項或有常數(shù)項量乘方項或有常數(shù)項 疊加性疊加性 齊次性齊次性(1-47)1.3 自控系統(tǒng)分類自控系統(tǒng)分類疊加原理：當(dāng)多個信號作用于線性系統(tǒng)時，其總的響應(yīng)等于各作用疊加原理：當(dāng)多個信號作用于線性系統(tǒng)時，其總的響應(yīng)等于各作用 量單獨激勵所產(chǎn)生的響應(yīng)之和。量單獨激勵所產(chǎn)生的響應(yīng)之和。 線性時不變（線性時不變（LTILTI）系統(tǒng)主要類型：）系統(tǒng)主要類型：（1）恒值控制系統(tǒng) 參考輸入（給定量）是個參考輸入（給定量）是個常值常值，要求被控量也等于

24、常值。要求被控量也等于常值。擾動引起被控量偏離參考量而出現(xiàn)偏差。擾動引起被控量偏離參考量而出現(xiàn)偏差。系統(tǒng)主要控制目的系統(tǒng)主要控制目的：利用偏差產(chǎn)生控制作用，使被控量恢：利用偏差產(chǎn)生控制作用，使被控量恢復(fù)到給定常值，復(fù)到給定常值，克服擾動的影響?？朔_動的影響。（2）隨動系統(tǒng)（或稱伺服系統(tǒng)）參考輸入預(yù)先未知，隨時間任意變化，要求被控量以盡可能小的誤差參考輸入預(yù)先未知，隨時間任意變化，要求被控量以盡可能小的誤差跟隨跟隨參考輸入量變化。參考輸入量變化。系統(tǒng)主要控制目的系統(tǒng)主要控制目的：保證輸出對輸入的跟隨精度保證輸出對輸入的跟隨精度(1-48)1.3 自控系統(tǒng)分類自控系統(tǒng)分類 1-4 自控系統(tǒng)的基本

25、要求A超調(diào)量% =AB100%峰值時間tB“穩(wěn)，準(zhǔn)，快”上 升 時間trp調(diào)節(jié)時間ts4949 1.基本控制要求（1）穩(wěn)定性穩(wěn)定性：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。、不穩(wěn)定50501、穩(wěn)定1-4 自控系統(tǒng)的基本要求自控系統(tǒng)的基本要求 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)過一定時間的調(diào)整能夠回到原來的期望值。 對隨動系統(tǒng)，被控制量始終跟蹤輸入量的變化。 穩(wěn)定性是對系統(tǒng)的基本要求，不穩(wěn)定的系統(tǒng)不能實現(xiàn)預(yù)定任務(wù)。線性系統(tǒng)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)。51511-4 自控系統(tǒng)的基本要求自控系統(tǒng)的基本要求 調(diào)節(jié)時間、上升時間動態(tài)性能對過渡過程的形式和快

26、慢提出要求，一般稱為動態(tài)性能。對過渡過程的形式和快慢提出要求，一般稱為動態(tài)性能。 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，仍然抓不住目標(biāo)。穩(wěn)態(tài)性能穩(wěn)態(tài)誤差在參考輸入信號作用下，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，其穩(wěn)態(tài)輸出與在參考輸入信號作用下，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，其穩(wěn)態(tài)輸出與 參考輸入所要求的期望輸出之差叫做給定穩(wěn)態(tài)誤差。顯然，參考輸入所要求的期望輸出之差叫做給定穩(wěn)態(tài)誤差。顯然， 這種誤差越小，表示系統(tǒng)的輸出跟隨參考輸入的精度越高這種誤差越小，表示系統(tǒng)的輸出跟隨參考輸入

27、的精度越高。52521.基本控制要求（2）快速性1.基本控制要求（3）準(zhǔn)確性1-4 自控系統(tǒng)的基本要求自控系統(tǒng)的基本要求 1 1 為什么要使用典型的輸入信號？為什么要使用典型的輸入信號？2 2 典型輸入信號有哪幾種？它們?yōu)槭驳湫洼斎胄盘栍心膸追N？它們?yōu)槭裁疵词堑湫偷?？是典型的? 3 典型輸入信號的數(shù)學(xué)模型、圖象？典型輸入信號的數(shù)學(xué)模型、圖象？4 4 典型輸入信號相互關(guān)系如何？典型輸入信號相互關(guān)系如何？ 典型信號是指具有最基本信號特征（波形）和數(shù)學(xué)描述，并能夠反映系統(tǒng)控制特典型信號是指具有最基本信號特征（波形）和數(shù)學(xué)描述，并能夠反映系統(tǒng)控制特性且易于實現(xiàn)的理想信號。性且易于實現(xiàn)的理想信號。采用典型的輸入信號，可以使問題的數(shù)學(xué)處理系統(tǒng)化、簡便化。采用典型的輸入信號，可以使問題的數(shù)學(xué)處理系統(tǒng)化、簡便化。2. 典型輸入信號典型輸入信號1.4 自控系統(tǒng)基本要求自控系統(tǒng)基本要求 （1）理想脈沖函數(shù)（或沖擊函數(shù)、函數(shù)）單位脈沖函數(shù)： A = 154540A1-4 自控系統(tǒng)的基本要求自控系統(tǒng)的基本要求)()(tAtf)()(0ttAtf)( 1)( 1 lim)(0000