自動控制原理簡明教程

1、自動控制原理自動控制原理薛薛 鵬鵬 Email: 三號實驗樓三號實驗樓A30220122012年年9 9月月20122012年年1 1月月課程性質(zhì)：課程性質(zhì)：考試課考試課課程特點：課程特點：理論實踐結合理論實踐結合學習方法：學習方法：掌握基本原理，練習掌握基本原理，練習學習注意：學習注意：作一定的筆記；作業(yè)按時交；作一定的筆記；作業(yè)按時交；評分方法：評分方法：考試考試 70% ; 70% ; 平時平時 30%30%自動控制原理自動控制原理課程安排課程安排自動控制是一門基礎性的技術學科，從方法論的角度來研究自動控制是一門基礎性的技術學科，從方法論的角度來研究系統(tǒng)的建立、分析與設計。系統(tǒng)的建立、分

2、析與設計。- 經(jīng)典經(jīng)典（古典古典），），現(xiàn)代現(xiàn)代。（1 1）該課程與其它課程的關系該課程與其它課程的關系自動控制原理自動控制原理電機與拖動電機與拖動模擬電子技術模擬電子技術線性代數(shù)線性代數(shù)微積分（含微積分（含微分方程微分方程）信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)（含（含拉氏變換，傅氏拉氏變換，傅氏變換、變換、z變換）變換）電路理論電路理論大學物理（力學、熱力學）大學物理（力學、熱力學）復變函數(shù)復變函數(shù)課程的性質(zhì)和特點課程的性質(zhì)和特點實際實際系統(tǒng)系統(tǒng)物理物理模型模型數(shù)學數(shù)學模型模型方法（系統(tǒng)組成方法（系統(tǒng)組成分析、設計）分析、設計） （2 2）自動控制理論的發(fā)展自動控制理論的發(fā)展從基本從基本反饋控制原理反饋控制

3、原理發(fā)展到：自適應控制、優(yōu)化控制、魯棒發(fā)展到：自適應控制、優(yōu)化控制、魯棒控制、大系統(tǒng)控制、智能控制控制、大系統(tǒng)控制、智能控制研究的研究的對象對象：因果系統(tǒng)、工程系統(tǒng)：因果系統(tǒng)、工程系統(tǒng)系統(tǒng)的系統(tǒng)的廣義性廣義性：經(jīng)濟、社會、工程、生物、環(huán)境、醫(yī)學：經(jīng)濟、社會、工程、生物、環(huán)境、醫(yī)學特點特點：研究系統(tǒng)的共性問題研究系統(tǒng)的共性問題課程的性質(zhì)和特點課程的性質(zhì)和特點頻域法頻域法主要內(nèi)容主要內(nèi)容：自動控制的一般概念、物理系統(tǒng)自動控制的一般概念、物理系統(tǒng)的數(shù)學模型、的數(shù)學模型、控制系統(tǒng)的一般分析方法控制系統(tǒng)的一般分析方法、系系統(tǒng)的設計或校正統(tǒng)的設計或校正以及線性離散系統(tǒng)的初步知以及線性離散系統(tǒng)的初步知識識時

4、域分析法時域分析法根軌跡法根軌跡法 頻域分析法頻域分析法學習目的和任務學習目的和任務掌握掌握關于自動控制系統(tǒng)的關于自動控制系統(tǒng)的基本基本概念、概念、基本基本理論和理論和基本基本方法；方法；初步掌握初步掌握控制系統(tǒng)的數(shù)學模型建立、控制系統(tǒng)的數(shù)學模型建立、系統(tǒng)分析和綜合方法。系統(tǒng)分析和綜合方法。學習目標學習目標n教材：教材：n自動控制自動控制原理簡明教原理簡明教材材，n胡壽松，胡壽松，n科學出版社科學出版社參考資料參考資料n參考書目：參考書目：n自動控制原理自動控制原理（第五版）（第五版） 胡壽松胡壽松 科學出版社科學出版社n自動控制原理自動控制原理( (上下冊上下冊) )，黃家英編著，東南大學出

5、版社，黃家英編著，東南大學出版社n自動控制原理自動控制原理，王建輝，王建輝 顧樹生著，清華大學出版社顧樹生著，清華大學出版社參考資料參考資料第一章第一章 控制系統(tǒng)導論控制系統(tǒng)導論自動控制自動控制n在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設備或裝置（稱控制裝置或控制器控制裝置或控制器），使機器、設備或生產(chǎn)過程（統(tǒng)稱被控對象被控對象）的某個工作狀態(tài)或參數(shù)（即被控量被控量）自動地按照預定的規(guī)律（給定量給定量）運行。如：數(shù)控加工中心、焊接機器人、溫度控制系統(tǒng)等。自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)n實現(xiàn)上述自動控制的目的，由相互聯(lián)系和制約的各部件組成的具有特定功能的整體。1.1.1 自動控制技術及其應用自動控制技術及

6、其應用1.1 自動控制的基本原理與方式自動控制的基本原理與方式指南車復原模型指南車復原模型歷史的回顧1.1.2 自動控制理論發(fā)展概述自動控制理論發(fā)展概述1.1 自動控制的基本原理與方式自動控制的基本原理與方式指南車指南車 原理原理 指南車結構為馬拉的指南車結構為馬拉的雙輪獨轅車，車箱上立一雙輪獨轅車，車箱上立一個伸臂的木人，車箱內(nèi)裝個伸臂的木人，車箱內(nèi)裝有能自動離合的齒輪系。有能自動離合的齒輪系。 當車子轉(zhuǎn)彎偏離正南當車子轉(zhuǎn)彎偏離正南方向時車轅前端就順此方方向時車轅前端就順此方向移動，而后端則向反方向移動，而后端則向反方向移動，并將傳動齒輪放向移動，并將傳動齒輪放落，使車輪的傳動帶動木落，使車

7、輪的傳動帶動木人下的大齒輪向相反方向人下的大齒輪向相反方向轉(zhuǎn)動，恰好抵消車子轉(zhuǎn)彎轉(zhuǎn)動，恰好抵消車子轉(zhuǎn)彎產(chǎn)生的影響。產(chǎn)生的影響。 18世紀，James Watt 為控制蒸汽機速度設計的離心調(diào)節(jié)器，是自動控制領域的第一項重大成果。瓦特的調(diào)速器瓦特的調(diào)速器n1932年，Nyquist提出了一種根據(jù)系統(tǒng)的開環(huán)頻率響應(對穩(wěn)態(tài)正弦輸入)，確定閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法。n1934年，Hezen提出了用于位置控制系統(tǒng)的伺服機構的概念，討論了可以精確跟蹤變化的輸入信號的機電伺服機構。n19世紀40年代，頻率響應法為閉環(huán)控制系統(tǒng)提供了一種可行方法，Evans提出并完善了根軌跡法。n19世紀50年代末，控制系統(tǒng)設計問

8、題的重點從設計許多可行系統(tǒng)中的一種系統(tǒng)，轉(zhuǎn)到設計在某種意義上的最佳系統(tǒng)?？刂评碚摰陌l(fā)展n20世紀60年代，數(shù)字計算機的出現(xiàn)為復雜系統(tǒng)的基于時域分析的現(xiàn)代控制理論提供了可能。n從1960年到1980，確定性系統(tǒng)、隨機系統(tǒng)的最佳控制，及復雜系統(tǒng)的自適應和學習控制，都得到充分的研究。n從1980年到現(xiàn)在，現(xiàn)代控制理論進展集中于魯棒控制、H控制及其相關課題?？刂评碚摰陌l(fā)展1.1. 胚胎萌芽期（胚胎萌芽期（19451945年以前）年以前）2.2. 經(jīng)典控制理論時期（經(jīng)典控制理論時期（1940-19601940-1960） 1945 1945年美國人年美國人Bode Bode “網(wǎng)絡分析與放大器的設計網(wǎng)絡

9、分析與放大器的設計”，奠，奠定了控制理論的基礎，定了控制理論的基礎，5050年代趨于成熟。年代趨于成熟。 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 對單輸入單輸出系統(tǒng)進行分析，采用頻率法、根軌對單輸入單輸出系統(tǒng)進行分析，采用頻率法、根軌跡法、相平面法、描述函數(shù)法；跡法、相平面法、描述函數(shù)法； 討論系統(tǒng)穩(wěn)定性的代討論系統(tǒng)穩(wěn)定性的代數(shù)和幾何判據(jù)以及校正網(wǎng)絡等。數(shù)和幾何判據(jù)以及校正網(wǎng)絡等。四個標準性階段3. 3. 現(xiàn)代控制理論時期（現(xiàn)代控制理論時期（5050年代末年代末-60-60年代初）年代初） 空間技術的發(fā)展提出了許多復雜控制問題，用于導彈、空間技術的發(fā)展提出了許多復雜控制問題，用于導彈、人造衛(wèi)星和宇宙飛船上人造衛(wèi)

10、星和宇宙飛船上, Kalman , Kalman “控制系統(tǒng)的一般理論控制系統(tǒng)的一般理論”奠定了現(xiàn)代控制理論的基礎。解決多輸入、多輸出、時奠定了現(xiàn)代控制理論的基礎。解決多輸入、多輸出、時變參數(shù)、高精度復雜系統(tǒng)的控制問題。變參數(shù)、高精度復雜系統(tǒng)的控制問題。4. 4. 大系統(tǒng)和智能控制時期大系統(tǒng)和智能控制時期 （7070年代年代- -） 各學科相互滲透，要分析的系統(tǒng)越來越大，越來越復各學科相互滲透，要分析的系統(tǒng)越來越大，越來越復雜。例如，人工智能、模擬人的人腦功能、機器人等。雜。例如，人工智能、模擬人的人腦功能、機器人等。四個標準性階段發(fā)展方向：智能控制技術 自動控制成為一門科學是從自動控制成為一

11、門科學是從19451945發(fā)展起來的。發(fā)展起來的。 開始開始多用于工業(yè)：壓力、溫度、流量、位移、濕度、粘多用于工業(yè)：壓力、溫度、流量、位移、濕度、粘度自動控制度自動控制 后來后來進入軍事領域：飛機自動駕駛、火炮自動跟蹤、導進入軍事領域：飛機自動駕駛、火炮自動跟蹤、導彈、衛(wèi)星、宇宙飛船自動控制彈、衛(wèi)星、宇宙飛船自動控制 目前目前滲透到更多領域：大系統(tǒng)、交通管理、圖書管理等滲透到更多領域：大系統(tǒng)、交通管理、圖書管理等 生物學系統(tǒng)：生物控制論、波斯頓假肢、人造器官生物學系統(tǒng)：生物控制論、波斯頓假肢、人造器官 經(jīng)濟系統(tǒng)：模擬經(jīng)濟管理過程、經(jīng)濟控制論經(jīng)濟系統(tǒng)：模擬經(jīng)濟管理過程、經(jīng)濟控制論專家系統(tǒng)、模糊控

12、制、神經(jīng)網(wǎng)絡、預測控制專家系統(tǒng)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡、預測控制包括自動化領域的計算機集成制造系統(tǒng)和智能機器人包括自動化領域的計算機集成制造系統(tǒng)和智能機器人。宇航員宇航員N. A. ArmstrongN. A. Armstrong旅行者旅行者Voyager Voyager 一號，二號開始走出太陽系。一號，二號開始走出太陽系?，F(xiàn)代化的化工廠1.1.3 反饋控制原理反饋控制原理人取書的反饋控制系統(tǒng)人取書的反饋控制系統(tǒng)1.1.3 反饋控制原理反饋控制原理龍門刨床速度控制系統(tǒng)龍門刨床速度控制系統(tǒng)1.1.3 反饋控制原理反饋控制原理龍門刨床速度控制系統(tǒng)龍門刨床速度控制系統(tǒng)123 實質(zhì)實質(zhì) 檢測偏差，糾正偏差

13、。檢測偏差，糾正偏差。2恒溫箱自動控制系統(tǒng)恒溫箱自動控制系統(tǒng) 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）進行比較得出偏差；將輸出量的實際值與給定值（輸入量）進行比較得出偏差； 用偏差值產(chǎn)生控制調(diào)節(jié)作用去消除偏差，使得輸出量維持用偏差值產(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。期望的輸出。反饋控制系統(tǒng)的工作原理反饋控制系統(tǒng)的工作原理 為了表明自動控制系統(tǒng)的為了表明自動控制系統(tǒng)的組成以及信號的傳遞情況，組成以及信號的傳遞情況， 通常把系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)用框圖通常把系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)用框圖表示，表示， 并用箭頭標明各作用并用箭頭標明各作用量的

14、傳遞情況，下圖便是電量的傳遞情況，下圖便是電爐箱恒溫自動控制系統(tǒng)的方爐箱恒溫自動控制系統(tǒng)的方框圖?？驁D。 方框圖中各符號的意義 元部件元部件 方框（塊）圖方框（塊）圖 信號（物理量）及傳遞方向信號（物理量）及傳遞方向 中的符號中的符號 比較點比較點 引出點引出點 表示負反饋表示負反饋 給定量（參考輸入）給定量（參考輸入）：人為給定的并且要求系統(tǒng)輸出量人為給定的并且要求系統(tǒng)輸出量參照變化的外部指令信號，參照變化的外部指令信號，位于系統(tǒng)的輸入端位于系統(tǒng)的輸入端。給定量。給定量與期望的輸出量之間一般存在著物理量綱轉(zhuǎn)換關系。給與期望的輸出量之間一般存在著物理量綱轉(zhuǎn)換關系。給定量可以是常值，也可以是隨時

15、間變化的已知函數(shù)或未定量可以是常值，也可以是隨時間變化的已知函數(shù)或未知函數(shù)。知函數(shù)。 被控量（輸出量）被控量（輸出量） ：位于系統(tǒng)的輸出端，位于系統(tǒng)的輸出端，被控對象中被控對象中某個需要被控制的物理量，它與給定量之間存在一定函某個需要被控制的物理量，它與給定量之間存在一定函數(shù)關系。數(shù)關系。 干擾（擾動信號）干擾（擾動信號）：由某些因素（外部和內(nèi)部）引起：由某些因素（外部和內(nèi)部）引起的、對系統(tǒng)被控量產(chǎn)生不利影響的信號。的、對系統(tǒng)被控量產(chǎn)生不利影響的信號。常用名詞術語常用名詞術語 反饋反饋：把取出的輸出量送回輸入端，并與輸入信號相比較把取出的輸出量送回輸入端，并與輸入信號相比較產(chǎn)生偏差信號的過程。

16、產(chǎn)生偏差信號的過程。若是從系統(tǒng)輸出端到系統(tǒng)輸入端，若是從系統(tǒng)輸出端到系統(tǒng)輸入端，這種反饋稱為主反饋；而其他反饋稱為局部反饋。這種反饋稱為主反饋；而其他反饋稱為局部反饋。若反饋若反饋的信號與輸入信號相減，使產(chǎn)生的偏差越來越小，則稱為的信號與輸入信號相減，使產(chǎn)生的偏差越來越小，則稱為負反饋；反之，則稱為正反饋。負反饋；反之，則稱為正反饋。 前向通道前向通道： 系統(tǒng)的給定量端（輸入）到被控量端（輸出）系統(tǒng)的給定量端（輸入）到被控量端（輸出）所經(jīng)過的通路。所經(jīng)過的通路。 偏差偏差： 給定量與反饋量之差。給定量與反饋量之差。 誤差誤差： 系統(tǒng)輸出量的實際值與期望值之差。系統(tǒng)期望值系統(tǒng)輸出量的實際值與期望

17、值之差。系統(tǒng)期望值是理想化系統(tǒng)的輸出，實際中很難達到。在單位反饋情況是理想化系統(tǒng)的輸出，實際中很難達到。在單位反饋情況下，期望值就是系統(tǒng)的給定量，則誤差就等于偏差。下，期望值就是系統(tǒng)的給定量，則誤差就等于偏差。 系統(tǒng)系統(tǒng)： 一些部件的組合，能完成一定的任務。系統(tǒng)的概一些部件的組合，能完成一定的任務。系統(tǒng)的概念可以應用于抽象的動態(tài)現(xiàn)象。念可以應用于抽象的動態(tài)現(xiàn)象。 將系統(tǒng)的輸出信號引回輸入端，與輸入信號相比較，利將系統(tǒng)的輸出信號引回輸入端，與輸入信號相比較，利用所得的偏差信號進行控制，達到減小偏差、消除偏差的用所得的偏差信號進行控制，達到減小偏差、消除偏差的目的。目的。 構成閉環(huán)控制系統(tǒng)的核心構

18、成閉環(huán)控制系統(tǒng)的核心 閉環(huán)閉環(huán)( (反饋反饋) )控制系統(tǒng)的特點控制系統(tǒng)的特點 (1) (1) 系統(tǒng)內(nèi)部存在反饋，信號流動構成閉回路；系統(tǒng)內(nèi)部存在反饋，信號流動構成閉回路； (2) (2) 偏差起調(diào)節(jié)作用。偏差起調(diào)節(jié)作用。負反饋原理 由于存在輸出量反饋，使系統(tǒng)能在存在無法預計擾動的由于存在輸出量反饋，使系統(tǒng)能在存在無法預計擾動的情況下，自動減少系統(tǒng)的輸出量與參考輸入量（或者任意變情況下，自動減少系統(tǒng)的輸出量與參考輸入量（或者任意變化的希望的狀態(tài)）之間的偏差，故稱之為化的希望的狀態(tài)）之間的偏差，故稱之為反饋控制反饋控制。反饋本質(zhì)反饋本質(zhì)測量偏差，利用偏差，減少（乃至消除）偏差測量偏差，利用偏差，

19、減少（乃至消除）偏差1.1.4 反饋控制系統(tǒng)的基本組成反饋控制系統(tǒng)的基本組成 被控對象被控對象控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 測量元件測量元件 比較元件比較元件 控制裝置控制裝置 放大元件 執(zhí)行機構執(zhí)行機構 校正裝置 給定元件1.1.4 反饋控制系統(tǒng)的基本組成反饋控制系統(tǒng)的基本組成1.1.4 反饋控制系統(tǒng)的基本組成反饋控制系統(tǒng)的基本組成控制系統(tǒng)的組成 工作原理：根據(jù)被控量的反饋信息，即實際輸出量，來修正控制裝置對被控對象的控制作用，實現(xiàn)控制任務。反饋控制系統(tǒng)原理框圖1.1.5 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1. 反饋控制方式（閉環(huán)控制方式）反饋控制系統(tǒng)舉例 電壓放大器功率放大器測速發(fā)電

20、機負載MM減速器溫度控制器熱電偶調(diào)壓器220V 工作原理：在控制器和被控對象之間只有正向控制而沒有反饋控制，即系統(tǒng)的輸出量對控制量沒有影響。 開環(huán)控制系統(tǒng)原理框圖2. 開環(huán)控制方式開環(huán)控制系統(tǒng)舉例開環(huán)控制系統(tǒng)舉例電熱絲加熱爐220v調(diào)壓器功率放大器負載電位器Ml反饋控制系統(tǒng)的特點反饋控制系統(tǒng)的特點: : 偏差控制，可以抑制內(nèi)、外擾動對被控制量產(chǎn)生的影響。偏差控制，可以抑制內(nèi)、外擾動對被控制量產(chǎn)生的影響。精度高、結構復雜，設計、分析麻煩。精度高、結構復雜，設計、分析麻煩。開環(huán)控制系統(tǒng)的特點：開環(huán)控制系統(tǒng)的特點： 順向作用，沒有反向的聯(lián)系，沒有修正偏差能力，抗擾順向作用，沒有反向的聯(lián)系，沒有修正偏

21、差能力，抗擾動性較差。結構簡單、調(diào)整方便、成本低。動性較差。結構簡單、調(diào)整方便、成本低。 工作原理：閉環(huán)控制與開環(huán)控制相結合的一種自動控制系統(tǒng)。在閉環(huán)控制的基礎上，附加一個正饋通道，對干擾信號進行補償，以達到精確的控制效果。 復合控制系統(tǒng)原理框圖3. 復合控制方式 1-2 自動控制系統(tǒng)示例自動控制系統(tǒng)示例函數(shù)記錄儀原理圖函數(shù)記錄儀原理圖 函數(shù)記錄儀方框圖 水溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)水溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)方框圖水溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)方框圖水溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)給定溫度冷水流量熱水溫度1.3 自動控制系統(tǒng)的分類自動控制系統(tǒng)的分類線性定常連續(xù)系統(tǒng)包括：線性定常連續(xù)系統(tǒng)包括：恒值控制恒值控制系統(tǒng)系統(tǒng)隨動系統(tǒng)隨動系統(tǒng)，包括伺服系統(tǒng)，包括伺服系統(tǒng)程

22、序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)1 線性定?？刂葡到y(tǒng)線性定常控制系統(tǒng)特點：各變量及其導數(shù)以一次冪形式出現(xiàn)，且無常數(shù)項和交叉相乘項；線性線性各系數(shù)都是常數(shù)定常定常系統(tǒng)中各信號隨著時間連續(xù)變化連續(xù)連續(xù)（1 1）恒值控制系統(tǒng)）恒值控制系統(tǒng) 系統(tǒng)的輸入信號是某一恒定的常值，要求系統(tǒng)能夠克系統(tǒng)的輸入信號是某一恒定的常值，要求系統(tǒng)能夠克服干擾的影響，使輸出量在這一常值附近微小變化。服干擾的影響，使輸出量在這一常值附近微小變化。 例：連續(xù)生產(chǎn)過程中的恒溫、恒壓、恒速等自動控制系統(tǒng)。例：連續(xù)生產(chǎn)過程中的恒溫、恒壓、恒速等自動控制系統(tǒng)。 （2 2）程序控制系統(tǒng)）程序控制系統(tǒng) 系統(tǒng)的輸入信號是某一已知的時間函數(shù)（不是常系統(tǒng)

23、的輸入信號是某一已知的時間函數(shù)（不是常數(shù)），要求系統(tǒng)按照該時間函數(shù)進行順序操作。數(shù)），要求系統(tǒng)按照該時間函數(shù)進行順序操作。例：數(shù)控機床按給定程序加工一個工件、家用洗衣機等。例：數(shù)控機床按給定程序加工一個工件、家用洗衣機等。 trtr（3 3）隨動控制系統(tǒng)）隨動控制系統(tǒng) 系統(tǒng)的輸入信號是一個未知的隨時間任意變化的系統(tǒng)的輸入信號是一個未知的隨時間任意變化的函數(shù)，要求輸出量能夠精確地跟隨輸入信號變化，稱函數(shù)，要求輸出量能夠精確地跟隨輸入信號變化，稱為隨動控制系統(tǒng)。為隨動控制系統(tǒng)。 隨動控制系統(tǒng)中的被控量是機械位置或其導數(shù)時，隨動控制系統(tǒng)中的被控量是機械位置或其導數(shù)時，稱為伺服控制系統(tǒng)。稱為伺服控制系

24、統(tǒng)。 例：導彈自動跟蹤系統(tǒng)等。例：導彈自動跟蹤系統(tǒng)等。 tr2 線性定常離散控制系統(tǒng)線性定常離散控制系統(tǒng)（mn） r：輸入采樣序列。：輸入采樣序列。 c：輸出采樣序列：輸出采樣序列 ：（：（1）、（）、（2）線性系統(tǒng)線性系統(tǒng)具有具有齊次性、疊加性齊次性、疊加性。3 非線性控制系統(tǒng)（系數(shù)與變量有關）非線性控制系統(tǒng)（系數(shù)與變量有關）)() 1() 1()()() 1() 1()(110110krbkrbmkrbmkrbkcakcankcankcammnn)()()()()(222trtydttdytydttyd分類方式 對于線性定常系統(tǒng)，性能指標主要包括三個方面內(nèi)容：對于線性定常系統(tǒng)，性能指標主要

25、包括三個方面內(nèi)容：穩(wěn)定性穩(wěn)定性、快速性快速性、準確性準確性。 1.4 自動控制系統(tǒng)的基本要求自動控制系統(tǒng)的基本要求1.4.1 基本要求的提法基本要求的提法即：即：穩(wěn)（基本要求穩(wěn)（基本要求） 準準（穩(wěn)態(tài)要求）（穩(wěn)態(tài)要求） 快（快（動態(tài)要求）動態(tài)要求） 1. 1. 穩(wěn)定性穩(wěn)定性 一個控制系統(tǒng)能正常工作的首要條件，不穩(wěn)定的系統(tǒng)不一個控制系統(tǒng)能正常工作的首要條件，不穩(wěn)定的系統(tǒng)不能實現(xiàn)預定任務。能實現(xiàn)預定任務。 穩(wěn)定系統(tǒng)：當系統(tǒng)受到外部干擾后，輸出會偏離正常工穩(wěn)定系統(tǒng)：當系統(tǒng)受到外部干擾后，輸出會偏離正常工作狀態(tài)，但是當干擾消失后，系統(tǒng)能夠回復到原來的工作狀作狀態(tài)，但是當干擾消失后，系統(tǒng)能夠回復到原來的

26、工作狀態(tài)，系統(tǒng)的輸出不產(chǎn)生上述等幅振蕩、發(fā)散振蕩或單調(diào)增長態(tài)，系統(tǒng)的輸出不產(chǎn)生上述等幅振蕩、發(fā)散振蕩或單調(diào)增長運動。運動。 對恒值系統(tǒng)，要求當系統(tǒng)受到擾動后，經(jīng)過一定時間的調(diào)對恒值系統(tǒng)，要求當系統(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。整能夠回到原來的期望值。 對隨動系統(tǒng)，被控制量始終跟蹤參據(jù)量的變化。對隨動系統(tǒng)，被控制量始終跟蹤參據(jù)量的變化。 線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性由系統(tǒng)的結構決定，與外界因素無關線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性由系統(tǒng)的結構決定，與外界因素無關。 用穩(wěn)態(tài)誤差來表示，記為用穩(wěn)態(tài)誤差來表示，記為 。在參考輸入信號作。在參考輸入信號作用下，當系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)后，其穩(wěn)態(tài)輸出與參考輸入所用下，當系統(tǒng)達到穩(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，這種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。誤差越小，表示系統(tǒng)的輸出跟隨參考輸入的精度越高。一般要求穩(wěn)態(tài)誤差在給定量的一般要求穩(wěn)態(tài)誤差在給定量的25之內(nèi)。之內(nèi)。sse2. 2. 準確性準確性 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。反映控制系統(tǒng)輸出信號跟隨輸入信號的變化情況。能。反映控制系統(tǒng)輸出信號跟隨輸入信號的變化情況。 當系統(tǒng)輸入信號為階躍函數(shù)時，其輸出信號稱為階躍響應。