自控原理第1章(白底)課件

1、自動(dòng)控制原理Automatic Control Theory 江蘇大學(xué)電氣學(xué)院 陳兆嶺7/25/20221自動(dòng)控制原理第1章教 師 教 學(xué) 講課 66課時(shí) 實(shí)驗(yàn) 9課時(shí) 17章都講，第8章不講每章結(jié)束后，給出本章知識(shí)點(diǎn)每次作業(yè)批改后，詳細(xì)講解作業(yè)課程是考試課，5學(xué)分。考前安排一次答疑，不劃范圍和重點(diǎn)，不提供往年試卷7/25/20222自動(dòng)控制原理第1章學(xué) 生 學(xué) 習(xí)聽(tīng)課：有不懂的地方，可隨時(shí)提問(wèn)， 爭(zhēng)取當(dāng)堂聽(tīng)懂作業(yè)：獨(dú)立完成，頁(yè)面清晰工整復(fù)習(xí)：及時(shí)復(fù)習(xí)，歸納總結(jié)有興趣或?qū)W有余力的同學(xué)，可充分利用課外資源：圖書(shū)館，網(wǎng)絡(luò)7/25/20223自動(dòng)控制原理第1章考 核 方 法 平時(shí)成績(jī)（考勤 + 作業(yè)

2、 + 實(shí)驗(yàn)） 占總分20% 期末考試 （閉卷，一般有填空題和6-7 道大題） 占總分80% 7/25/20224自動(dòng)控制原理第1章第1章 緒論1.1 自動(dòng)控制的基本概念自動(dòng)控制(Automatic control)：在沒(méi)有人直接參與的情況下，利用自動(dòng)控制裝置（控制器），使生產(chǎn)過(guò)程或工作機(jī)械（被控對(duì)象）自動(dòng)地按預(yù)先規(guī)定的規(guī)律運(yùn)行，或使它的某些物理量（被控量）按預(yù)定的要求產(chǎn)生變化7/25/20225自動(dòng)控制原理第1章自動(dòng)控制的作用 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量（工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程） 在國(guó)防尖端技術(shù)中的作用（復(fù)雜大型設(shè)備） 實(shí)現(xiàn)更高層次上的人-機(jī)交互，把人類(lèi)解放出來(lái)從事更富有創(chuàng)造性的工作 在社會(huì)、經(jīng)濟(jì)管理中的

3、作用 和許多學(xué)科交叉滲透，廣泛吸取養(yǎng)分，同時(shí)也推動(dòng)著其它學(xué)科的發(fā)展控制是技術(shù)基礎(chǔ)！7/25/20226自動(dòng)控制原理第1章1.1.1 人工控制與自動(dòng)控制出水閥門(mén)進(jìn)水人工控制的恒值水位系統(tǒng)控制過(guò)程：被控對(duì)象：被控量：水位水池控制器：人、閥門(mén)期望水位(1) 將水位期望值記在大腦中眼睛實(shí)際水位(2) 用眼睛測(cè)量水位實(shí)際值大腦手期望水位期望水位大腦期望水位眼睛眼睛實(shí)際水位眼睛大腦大腦(3) 用大腦比較水位期望值與實(shí)際值的大小，得到誤差手手(4) 根據(jù)誤差的大小和正負(fù)，由大腦指揮手操作閥門(mén)，按減小誤差的原則來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)水閥門(mén)的開(kāi)度7/25/20227自動(dòng)控制原理第1章方塊圖水池被控對(duì)象：控制器：人、閥門(mén)7/2

4、5/20228自動(dòng)控制原理第1章出水浮子連桿進(jìn)水閥水池簡(jiǎn)單的水位自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)水7/25/20229自動(dòng)控制原理第1章1.1.2 控制系統(tǒng)方塊圖方塊元件或部件方塊圖的四要素：（1）方塊（2）信號(hào)線（3）比較點(diǎn)（4）引出點(diǎn)7/25/202210自動(dòng)控制原理第1章1.1.3 開(kāi)環(huán)控制與閉環(huán)控制1. 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)特點(diǎn)：輸出量不參與控制優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：控制精度不高直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)方塊圖7/25/202211自動(dòng)控制原理第1章2. 閉環(huán)控制系統(tǒng)特點(diǎn)：輸出量以負(fù)反饋形式參與控制直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)方塊圖優(yōu)點(diǎn)：控制精度提高缺點(diǎn)：復(fù)雜，有可能

5、不穩(wěn)定7/25/202212自動(dòng)控制原理第1章3. 自動(dòng)控制系統(tǒng)的特征(1) 按負(fù)反饋的原則組成系統(tǒng)(2) 由偏差產(chǎn)生控制作用(3) 控制的目的是力圖減小或消除偏差，使被控量盡量接近 期望值自動(dòng)控制的本質(zhì)就是反饋控制，利用負(fù)反饋的作用來(lái)提高系統(tǒng)的控制精度7/25/202213自動(dòng)控制原理第1章2. 爐溫自動(dòng)控制系統(tǒng)7/25/202214自動(dòng)控制原理第1章1.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成1.2.1 基本組成部分給定元件測(cè)量反饋元件比較元件放大元件執(zhí)行元件被控對(duì)象校正元件7/25/202215自動(dòng)控制原理第1章1.2.2 常用的名詞術(shù)語(yǔ)輸入信號(hào)輸出信號(hào)反饋信號(hào)偏差信號(hào)誤差信號(hào)擾動(dòng)信號(hào)針對(duì)輸入端而言，偏差

6、信號(hào)=輸入信號(hào)-反饋信號(hào)針對(duì)輸出端而言，誤差信號(hào)=輸出的期望值-輸出的實(shí)際值也是一種輸入，常常是不希望的，但有時(shí)又是難免的，對(duì)系統(tǒng)的影響往往是不利的7/25/202216自動(dòng)控制原理第1章1.4 自動(dòng)控制理論概要以傳遞函數(shù)為數(shù)學(xué)工具研究單輸入、單輸出系統(tǒng)(SISO)主要研究方法：時(shí)域分析法、根軌跡法、頻率特性法1.4.1 自動(dòng)控制理論的發(fā)展(3) 智能控制理論專(zhuān)家系統(tǒng)模糊控制(1) 經(jīng)典控制理論以矩陣?yán)碚摓閿?shù)學(xué)工具研究多輸入、多輸出系統(tǒng)(MIMO)主要研究方法：狀態(tài)空間法(2) 現(xiàn)代控制理論自適應(yīng)控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 7/25/202217自動(dòng)控制原理第1章定義：系統(tǒng)重新恢復(fù)平衡的能力自動(dòng)控制系統(tǒng)必須首先保證是穩(wěn)定的1.4.2 對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求(3) 準(zhǔn)確性定義：系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差反映了準(zhǔn)確性(1) 穩(wěn)定性定義：系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的長(zhǎng)短反映了快速性隨動(dòng)系統(tǒng)的快速性要求往往比較高(2) 快速性準(zhǔn)確性就是控制精度基本要求動(dòng)態(tài)性能靜態(tài)性能三者互相聯(lián)系，互相制約7/25/202218自動(dòng)控制原理第1章系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)1.4.3 本書(shū)主要內(nèi)容(1) 系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析與系統(tǒng)設(shè)計(jì)是相反的過(guò)程系統(tǒng)的性能：穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)性能、靜態(tài)性能主要分析方