自控第1章2015課件

1《自動(dòng)控制原理》多媒體課件主講：劉海燕

2第一章緒論

本章主要內(nèi)容：一、自動(dòng)控制理論發(fā)展史簡(jiǎn)介二、自動(dòng)控制系統(tǒng)的一般概念三、開環(huán)系統(tǒng)與閉環(huán)系統(tǒng)四、自動(dòng)控制系統(tǒng)分類五、對(duì)控制系統(tǒng)性能的要求和本課程的任務(wù)3

第一節(jié)自動(dòng)控制理論發(fā)展史簡(jiǎn)介

18世紀(jì)中葉，瓦特設(shè)計(jì)離心調(diào)節(jié)器控制蒸汽機(jī)車的速度，研制了世界上最早的自動(dòng)控制系統(tǒng)。

1932年，乃奎斯特提出了幾何穩(wěn)定判據(jù)，后證實(shí)，這個(gè)判據(jù)同樣適用于控制系統(tǒng)。

1945年，伯德提出了反饋放大器的一般設(shè)計(jì)方法，并編著了《網(wǎng)絡(luò)分析與反饋放大器的設(shè)計(jì)》一書。

1947年，美國(guó)出版了當(dāng)時(shí)世界上第一本控制方面的教材《伺服機(jī)原理》。

1948年，美國(guó)麻省理工學(xué)院完成了一系列自動(dòng)控制的實(shí)踐工程。

1954年，錢學(xué)森在美國(guó)出版專著《工程控制理論》，并于1958年譯成中文。

1954年，天津大學(xué)教授劉豹編著《自動(dòng)控制原理》。

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經(jīng)典控制理論（20世紀(jì)60年代以前）：主要解決單輸入單輸出問(wèn)題，所研究的系統(tǒng)多半是線性定常系統(tǒng)?，F(xiàn)代控制理論：20世紀(jì)60年代，隨著高精度數(shù)字計(jì)算機(jī)的誕生，為解決復(fù)雜控制系統(tǒng)提供了實(shí)現(xiàn)上的可能性?，F(xiàn)代控制理論涉及多變量控制系統(tǒng)、最優(yōu)控制理論、系統(tǒng)辨識(shí)與模式識(shí)別、最優(yōu)估計(jì)、自適應(yīng)控制、自學(xué)習(xí)控制、模糊控制、專家系統(tǒng)、神經(jīng)元及其網(wǎng)絡(luò)控制等等。51自動(dòng)控制：2自動(dòng)控制系統(tǒng)：在沒有人直接參與的條件下，通過(guò)控制器使被控對(duì)象或過(guò)程自動(dòng)地按要求的規(guī)律運(yùn)行。能夠完成自動(dòng)控制功能的基本體系，稱為自動(dòng)控制系統(tǒng)。3自動(dòng)控制理論：分析與綜合自動(dòng)控制系統(tǒng)的理論稱為自動(dòng)控制理論。4應(yīng)用：自動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在工程、軍事和科學(xué)技術(shù)等各個(gè)領(lǐng)域，包括：航空、航天、航海、冶金、機(jī)械、能源、電子、生物、醫(yī)療、化工、石油、建筑等。第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的一般概念一、自動(dòng)控制技術(shù)及其應(yīng)用6航空及航天飛行器在預(yù)定軌道上速度、加速度、飛行距離、高度、陀螺儀、陽(yáng)光、星光、地磁、周圍環(huán)境、內(nèi)部設(shè)備監(jiān)控、本身狀態(tài)、氣壓等的檢測(cè)。飛行器：控制在預(yù)定軌道上速度、加速度、飛行距離測(cè)量、周圍環(huán)境、內(nèi)部設(shè)備監(jiān)控、本身狀態(tài)參數(shù)的測(cè)量。陀螺儀、陽(yáng)光傳感器、星光傳感器、地磁傳感器789“勇氣號(hào)”火星探測(cè)器10“好奇號(hào)”火星探測(cè)器11美國(guó)宇航局機(jī)器人檢修太空設(shè)備

美國(guó)宇航局探索機(jī)器人

美軍排雷機(jī)器人

月球車12電影《泰坦尼克》中用于水下探測(cè)的“鄧肯”號(hào)機(jī)器人采礦機(jī)器人美國(guó)“水下龍蝦”機(jī)器人

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雷達(dá)（Radar，即radiodetectingandranging），意為無(wú)線電搜索和測(cè)距。它是運(yùn)用各種無(wú)線電定位方法，探測(cè)、識(shí)別各種目標(biāo)，測(cè)定目標(biāo)坐標(biāo)和其它情報(bào)的裝置。按用途可分為：目標(biāo)探測(cè)雷達(dá)、偵察雷達(dá)、武器控制雷達(dá)、飛行保障雷達(dá)、氣象雷達(dá)、導(dǎo)航雷達(dá)等。141516北人集團(tuán)機(jī)械加工車間17大型機(jī)器人全自動(dòng)化大沖生產(chǎn)線18

日前，我國(guó)重卡領(lǐng)域首條大型機(jī)器人全自動(dòng)化大沖生產(chǎn)線在中國(guó)重型汽車集團(tuán)公司全線調(diào)試成功并正式投入使用。她的研制成功，一舉打破了自動(dòng)化沖壓線僅應(yīng)用于轎車行業(yè)的歷史，是國(guó)產(chǎn)重型卡車產(chǎn)品技術(shù)的一次重大飛躍。（2009.02.02，太平洋汽車網(wǎng)）中國(guó)重汽自動(dòng)化大沖線集合了目前國(guó)內(nèi)、國(guó)際一流的自動(dòng)化控制技術(shù)，無(wú)論是系統(tǒng)的復(fù)雜性，還是設(shè)計(jì)理念的先進(jìn)性都是目前國(guó)際一流的水準(zhǔn)。自動(dòng)化送料系統(tǒng)環(huán)節(jié)由七臺(tái)ABB沖壓專用機(jī)器人、德國(guó)先進(jìn)清洗、涂油系統(tǒng)組成，確保了鋼板拆包、清洗、均勻涂油等沖壓作業(yè)前處理工序流程通暢；液壓金屬打包系統(tǒng)則采用地坑式結(jié)構(gòu)，五臺(tái)壓力機(jī)產(chǎn)生的工藝廢料直接滑入地坑輸送帶至打包機(jī)壓實(shí)打包，清運(yùn)出場(chǎng)。整條生產(chǎn)線先進(jìn)的控制系統(tǒng)使上下料更智能、軌跡更柔和、運(yùn)動(dòng)精度更高。配置了ABB公司專門為沖壓自動(dòng)化開發(fā)的全線監(jiān)控系統(tǒng)，在保證設(shè)備PLC程序安全的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)壓力機(jī)、機(jī)器人的自動(dòng)化并行作業(yè)；自動(dòng)化大沖線產(chǎn)品件的一次成型和穩(wěn)定的控制系統(tǒng)，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有著不可小窺的優(yōu)勢(shì)，不但消除了半成品件周轉(zhuǎn)存儲(chǔ)時(shí)帶來(lái)的諸多問(wèn)題，而且完全杜絕了傳統(tǒng)單機(jī)生產(chǎn)受操作者主觀情緒的影響。1920

傳統(tǒng)：行駛速度、距離、發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度、燃料剩余量等。

安全：安全氣囊系統(tǒng)、防盜裝置、防滑控制系統(tǒng)、防抱死裝置、電子變速控制裝置、汽車“黑匣子”等。

環(huán)保：排氣循環(huán)裝置、電子燃料噴射裝置等。2、汽車21全自動(dòng)洗衣機(jī)中的傳感器：衣物重量傳感器，衣質(zhì)傳感器，水溫傳感器，水質(zhì)傳感器，透光率光傳感器(洗凈度)，液位傳感器，電阻傳感器(衣物烘干檢測(cè))。22樓宇控制與安全防護(hù)為使建筑物成為安全、健康、舒適、溫馨的生活、工作環(huán)境，并能保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和管理的智能化。在樓宇中應(yīng)用了許多測(cè)試技術(shù)，如闖入監(jiān)測(cè)、空氣監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)、電梯運(yùn)行狀況。

離子感煙器

明火探測(cè)器

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圖示為某公司樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為：電源管理、安全監(jiān)測(cè)、照明控制、空調(diào)控制、停車管理、水/廢水管理和電梯監(jiān)控。245、機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人：生產(chǎn)用的自動(dòng)機(jī)械式（加工、組裝、檢驗(yàn)）。汽車焊接機(jī)器人倉(cāng)庫(kù)機(jī)器人

汽車噴漆機(jī)器人25(AutomatedGuidedVehicle，簡(jiǎn)稱AGV)，指裝備有電磁或光學(xué)等自動(dòng)導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護(hù)以及各種移載功能的運(yùn)輸車，如，工業(yè)應(yīng)用中不需駕駛員的搬運(yùn)車。它里面所包含的傳感器有：

超聲波測(cè)距傳感器、判斷建筑物內(nèi)人和物所在位置；紅外線色彩傳感器（運(yùn)動(dòng)軌跡）和AGV小車位置識(shí)別；條形碼傳感器，貨品識(shí)別。香港理工AGV模型AGV自動(dòng)送貨車26AGV自動(dòng)送貨車27智能機(jī)器人：有判斷能力日本喂飯機(jī)器人

瑞士“達(dá)芬奇”手術(shù)機(jī)器人

美軍爆炸物處理機(jī)器人

日本營(yíng)救機(jī)器人

28瑞士“達(dá)芬奇”手術(shù)機(jī)器人

29日本廚師機(jī)器人

日本豐田公司機(jī)器人樂(lè)隊(duì)

德國(guó)人形機(jī)器人調(diào)制速溶茶

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“納米”機(jī)器人可以用于醫(yī)療事業(yè)、以幫助人類識(shí)別并殺死癌細(xì)胞以達(dá)到治療癌癥的目的、還可以幫助人們完成外科手術(shù)、清理動(dòng)脈血管垃圾、及組成計(jì)算機(jī)新硬件等。

31溫度、濕度、土壤干燥度、CO2、光照度、土壤養(yǎng)分等參數(shù)的測(cè)量。農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)32二、認(rèn)識(shí)一個(gè)簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制系統(tǒng)1水池液面人工控制系統(tǒng)圖中F1為出水閥，F(xiàn)2為進(jìn)水閥，希望液面的高度為h0。問(wèn)：人怎樣參與該系統(tǒng)的控制，起哪些作用？33人工控制過(guò)程步驟1：測(cè)量實(shí)際液面的高度h1——用眼睛；步驟2：將測(cè)得實(shí)際液面的高度h1與希望的液面高度h0相比較——用大腦；步驟3：根據(jù)比較的結(jié)果，即按照偏差的正負(fù)去決定控制的動(dòng)作——用手。控制動(dòng)作的發(fā)出者：人人的作用：測(cè)量、比較、執(zhí)行人工控制的本質(zhì)：檢測(cè)偏差、糾正偏差34為便于研究，一般都把實(shí)際控制系統(tǒng)的信號(hào)流向畫成方框圖的形式。液面人工控制系統(tǒng)的方框圖如下：35人體與機(jī)器系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系362液面自動(dòng)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)不論放水閥F1輸出的流量如何變化，系統(tǒng)總能自動(dòng)地維持其液面的高度在允許的偏差范圍之內(nèi)。37自動(dòng)控制過(guò)程分析步驟1：測(cè)量實(shí)際液面的高度h1——用浮子；步驟2：將測(cè)得液面的高度h1所對(duì)應(yīng)的電位值u1

與希望的液面高度h0所對(duì)應(yīng)的電位值u0

相比較——用電位器；（這里u0=0）步驟3：把比較的結(jié)果——小偏差電壓信號(hào)進(jìn)行放大，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)動(dòng)作，控制進(jìn)水閥F2——用電動(dòng)機(jī)?？刂苿?dòng)作的發(fā)出者：機(jī)電裝置自動(dòng)控制的作用：自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)比較、自動(dòng)執(zhí)行自動(dòng)控制的本質(zhì)：檢測(cè)偏差、糾正偏差38該系統(tǒng)方框圖：指出：被控對(duì)象、測(cè)量元件、比較機(jī)構(gòu)、放大機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)39三、方框圖的畫法：用方框表示系統(tǒng)中的各個(gè)組成部件，在每個(gè)方框中填入它所表示部件的名稱或其功能函數(shù)的表達(dá)式，而不必畫出它們的具體結(jié)構(gòu)。根據(jù)信號(hào)在系統(tǒng)中的傳遞方向，用有向線段依次把它們連接起來(lái)，就得到整個(gè)系統(tǒng)的框圖?？刂葡到y(tǒng)的框圖由以下三個(gè)基本單元組成：引出點(diǎn)、比較點(diǎn)、方框401引出點(diǎn)：它表示信號(hào)的引出，箭頭表示信號(hào)的傳遞方向。2比較點(diǎn)：又叫相加點(diǎn)，表示兩個(gè)或兩個(gè)以上的信號(hào)在該處的相加減運(yùn)算，“+”號(hào)表示信號(hào)相加，“-”號(hào)表示信號(hào)相減。3方框：輸入信號(hào)置于方框的左端，方框的右端為其輸出量，方框中填入部件的名稱。4142

四、

位置隨動(dòng)系統(tǒng)分析：指出：被控對(duì)象、測(cè)量元件、比較機(jī)構(gòu)、放大機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)43位置隨動(dòng)系統(tǒng)方框圖：44第三節(jié)開環(huán)控制與閉環(huán)控制一、開環(huán)控制與閉環(huán)控制1開環(huán)控制定義：如果系統(tǒng)的被控制量沒有與參考輸入量進(jìn)行比較，這種控制方式叫開環(huán)控制，該系統(tǒng)叫開環(huán)控制系統(tǒng)。例如盲人取物：例如根據(jù)經(jīng)驗(yàn)控制進(jìn)水閥門定時(shí)開閉大腦手參考輸入量被控制量只告知物品位置手位置452閉環(huán)控制定義：如果把系統(tǒng)的被控制量反饋到它的輸入端，并與參考輸入進(jìn)行比較，這種控制方式叫閉環(huán)控制，該系統(tǒng)叫閉環(huán)控制系統(tǒng)。例如正常人取物：例如根據(jù)實(shí)際水位來(lái)控制進(jìn)水開關(guān)的開閉大腦手輸入信號(hào)輸出信號(hào)（只告知物品位置）（手位置）眼睛46用來(lái)做高溫?zé)Y(jié)、稀有金屬熔煉、各種高溫檢測(cè)實(shí)驗(yàn)等等。3開環(huán)和閉環(huán)爐溫控制系統(tǒng)47開環(huán)爐溫控制系統(tǒng)原理方框圖（1）開環(huán)爐溫控制系統(tǒng)觸頭位置48（2）閉環(huán)爐溫控制系統(tǒng)被控對(duì)象、測(cè)量元件、比較機(jī)構(gòu)、放大機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)49閉環(huán)爐溫控制系統(tǒng)方框圖：放大器電動(dòng)機(jī)減速器電加熱絲給定溫度T0給定電壓U0誤差UUd溫度T測(cè)溫?zé)犭娕糢f爐膛-外界干擾50開環(huán)控制系統(tǒng)框圖：執(zhí)行機(jī)構(gòu)參考輸入控制變量被控制量擾動(dòng)量被控對(duì)象控制器閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖：執(zhí)行機(jī)構(gòu)參考輸入控制變量被控制量擾動(dòng)量被控對(duì)象控制器測(cè)量元件偏差放大環(huán)節(jié)反饋信號(hào)514開環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所用器件少，成本低，調(diào)試容易，系統(tǒng)一般也容易穩(wěn)定。缺點(diǎn)：抗干擾能力差。但一旦系統(tǒng)受到干擾后，被控制量就會(huì)偏離原有的平衡狀態(tài)，系統(tǒng)沒有消除或減小誤差的功能，這是開環(huán)系統(tǒng)的一個(gè)致命缺點(diǎn)。正是這個(gè)缺點(diǎn)，大大限制了開環(huán)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。52

優(yōu)點(diǎn)：控制準(zhǔn)確，精度高，反應(yīng)靈敏、迅速，穩(wěn)定性好。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。當(dāng)受到來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)部和外部的干擾時(shí)，能自動(dòng)消除或削弱干擾信號(hào)對(duì)被控制量的影響。由于閉環(huán)控制系統(tǒng)有良好的抗擾動(dòng)功能，因而它在控制工程中得到了廣泛的應(yīng)用。5

閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)536反饋在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，信號(hào)的傳遞有一個(gè)閉合的回路。被控制量直接或經(jīng)過(guò)反饋環(huán)節(jié)后，反作用到系統(tǒng)的輸入端，并和給定信號(hào)作比較運(yùn)算，利用所得的誤差信號(hào)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。通常，我們把取出輸出量送回到輸入端，并與輸入信號(hào)相比較產(chǎn)生偏差信號(hào)的過(guò)程，稱為反饋。若反饋信號(hào)與輸入信號(hào)相減，使產(chǎn)生的偏差越來(lái)越小，稱為負(fù)反饋。反之，稱為正反饋。有的系統(tǒng)直接將被測(cè)量接入比較環(huán)節(jié)，稱為單位反饋。

54自動(dòng)控制系統(tǒng)框圖的一般形式自動(dòng)控制系統(tǒng)的框圖557幾個(gè)概念：r(t)-----系統(tǒng)的參考輸入(簡(jiǎn)稱輸入量或給定量)c(t)-----系統(tǒng)的被控制量(又簡(jiǎn)稱輸出量)b(t)-----系統(tǒng)的主反饋量

e(t)-----系統(tǒng)的誤差e(t)＝r(t)－b(t)d(t)-----系統(tǒng)的干擾,它是一種對(duì)系統(tǒng)輸出產(chǎn)生不利的信號(hào)56給定環(huán)節(jié)-----產(chǎn)生參考輸入信號(hào)的元件。如:浮子、電位器、測(cè)溫?zé)犭娕嫉??？刂破?----它的輸入是系統(tǒng)的誤差信號(hào),經(jīng)其變換或相關(guān)的運(yùn)算后,產(chǎn)生期望的控制信號(hào)去控制被控對(duì)象。被控對(duì)象-----系統(tǒng)控制的對(duì)象,它受控制器輸出量的控制,其輸出量就是被控量。反饋環(huán)節(jié)-----將被控制量轉(zhuǎn)換為主反饋信號(hào)的裝置,這個(gè)裝置一般為檢測(cè)元件。57例題1：以液面自動(dòng)控制系統(tǒng)為例，分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

被控對(duì)象：被控制量：擾動(dòng)量：給定環(huán)節(jié)：比較環(huán)節(jié)：放大環(huán)節(jié)：反饋環(huán)節(jié)：執(zhí)行環(huán)節(jié)：水池實(shí)際水位出水量浮子、電位器電位器放大器浮子電動(dòng)機(jī)、進(jìn)水閥門58例題2：分析閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，畫方框圖。59自動(dòng)調(diào)節(jié)的過(guò)程：系統(tǒng)方框圖：60可以從不同角度分類：1.按照數(shù)學(xué)模型的性質(zhì)：線性和非線性，時(shí)變和非時(shí)變2.按照參考輸入信號(hào)的變化規(guī)律：恒值控制、隨動(dòng)控制系統(tǒng)3.按照系統(tǒng)內(nèi)部傳輸信號(hào)的性質(zhì)：連續(xù)控制、離散控制4.按照組成系統(tǒng)的元件種類：機(jī)電控制系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、氣動(dòng)控制系統(tǒng)、生物控制系統(tǒng)5、按照被控量的名稱：溫度控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)、張力控制系統(tǒng)第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類61

下面從系統(tǒng)特性角度分類。一、按系統(tǒng)構(gòu)成元件是否線性分類1線性控制系統(tǒng)由線性元件構(gòu)成的系統(tǒng)是線性控制系統(tǒng)?；蛘哒f(shuō)，如果系統(tǒng)滿足疊加原理，則稱其為線性系統(tǒng)。2非線性控制系統(tǒng)在控制系統(tǒng)中，如果有一個(gè)以上的元件具有非線性，則稱這個(gè)系統(tǒng)為非線性控制系統(tǒng)。或者說(shuō)，如果不能應(yīng)用疊加原理，則系統(tǒng)是非線性的。嚴(yán)格地說(shuō)，絕對(duì)的線性控制系統(tǒng)是不存在的。為了簡(jiǎn)化，在一定條件下，可以對(duì)某些非線性特性作線性化處理。這樣，非線性控制系統(tǒng)就可以近似為線性控制系統(tǒng)。62二、按輸入信號(hào)的變化規(guī)律分類1恒值控制系統(tǒng)：給定輸入量是一個(gè)常數(shù)，要求被控制量也是個(gè)恒定值。當(dāng)有擾動(dòng)信號(hào)作用時(shí)，能克服擾動(dòng)的影響，使被控量維持恒值不變。這種系統(tǒng)在過(guò)程控制中應(yīng)用最為普遍。如溫度控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)、電壓頻率控制系統(tǒng)等。其特點(diǎn)是輸入量為一定值。2隨動(dòng)控制系統(tǒng)：又名伺服控制系統(tǒng)。其給定輸入是變化規(guī)律未知的函數(shù)。要求被控量能夠迅速準(zhǔn)確地隨輸入量而變。這種系統(tǒng)在軍事上應(yīng)用最為普遍。如導(dǎo)彈發(fā)射架控制系統(tǒng)、雷達(dá)天線控制系統(tǒng)等。現(xiàn)在醫(yī)學(xué)上的先進(jìn)技術(shù)刀手術(shù)、機(jī)械手也是典型的隨動(dòng)系統(tǒng)。其特點(diǎn)是輸入量未知。63三、按信號(hào)傳輸過(guò)程是否連續(xù)分類1連續(xù)控制系統(tǒng)系統(tǒng)中各處傳輸?shù)男盘?hào)均是時(shí)間t的連續(xù)函數(shù)，這類控制系統(tǒng)稱為連續(xù)控制系統(tǒng)。2離散控制系統(tǒng)在系統(tǒng)中傳輸?shù)男盘?hào)中，只要有一個(gè)信號(hào)是時(shí)間t的離散信號(hào)，則稱這種系統(tǒng)為離散控制系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的方框圖64四、按系統(tǒng)參數(shù)是否隨時(shí)間變化分類1定常控制系統(tǒng)系統(tǒng)參數(shù)不隨時(shí)間變化的系統(tǒng)是定?？刂葡到y(tǒng)。該系統(tǒng)的微分方程或差分方程的系數(shù)為常數(shù)。線性定常系統(tǒng)：可以用線性定常（常系數(shù)）微分方程描述的系統(tǒng)稱為線性定常系統(tǒng)。2時(shí)變控制系統(tǒng)系統(tǒng)參數(shù)隨時(shí)間變化的系統(tǒng)是時(shí)變控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的微分方程或差分方程的系數(shù)是時(shí)間的函數(shù)。線性時(shí)變系統(tǒng)：如果描述系統(tǒng)的微分方程的系數(shù)是時(shí)間的函數(shù)，則這類系統(tǒng)為線性時(shí)變系統(tǒng)。

宇宙飛船控制系統(tǒng)就是時(shí)變控制的一個(gè)例子（宇宙飛船的質(zhì)量隨著燃料的消耗而變化）。本課程主要研究線性定?？刂葡到y(tǒng)。65第五節(jié)對(duì)控制系統(tǒng)性能的要求和本課程的任務(wù)控制系統(tǒng)的性能一般從以下三方面來(lái)評(píng)價(jià)一、穩(wěn)定性當(dāng)系統(tǒng)受到某一擾動(dòng)作用后，使被控制量偏離了原來(lái)的平衡狀態(tài)，但經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間，如果系統(tǒng)仍能回到原有的平衡狀態(tài)，則稱系統(tǒng)是穩(wěn)定的。穩(wěn)定是系統(tǒng)能正常運(yùn)行的必要條件。控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程曲線66

快速性即動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行的時(shí)間的長(zhǎng)短。過(guò)程時(shí)間越短，說(shuō)明系統(tǒng)快速性越好，反之說(shuō)明系統(tǒng)響應(yīng)遲鈍。曲線２好。

要求系統(tǒng)的輸出響應(yīng)具有一定的快速性，它是系統(tǒng)的一個(gè)重要性能指標(biāo)。二、快速性控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程曲線67三、準(zhǔn)確性

控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度通常是用它的穩(wěn)態(tài)誤差來(lái)表示，穩(wěn)態(tài)誤差越小，系統(tǒng)的控制精度就越高。

以上分析的穩(wěn)、快、準(zhǔn)三方面的性能指標(biāo)由于被控對(duì)象的具體情況不同，各系統(tǒng)要求有所側(cè)重。而且同一個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)、快、準(zhǔn)的要求是相互制約的。68對(duì)于一個(gè)具體的控制系統(tǒng)，如何從理論上對(duì)它的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)定精度進(jìn)行定性的分析和定量的計(jì)算。根據(jù)對(duì)系統(tǒng)性能的要求，如何合理地設(shè)計(jì)校正裝置，使系統(tǒng)的性能能全面地滿足技術(shù)上的要求。本課程要研究?jī)纱笳n題69練習(xí)：導(dǎo)彈發(fā)射架方位隨動(dòng)控制系統(tǒng)1原理圖70該系統(tǒng)屬于離散的隨動(dòng)控制系統(tǒng)控制任務(wù)：控制導(dǎo)彈發(fā)射架的轉(zhuǎn)角，使轉(zhuǎn)角隨著輸入的雷達(dá)信號(hào)而變化。被控量：導(dǎo)彈發(fā)射架的轉(zhuǎn)角2給定輸入：來(lái)自雷達(dá)的轉(zhuǎn)角信號(hào)1對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)ur比較環(huán)節(jié)：?jiǎn)纹瑱C(jī)放大環(huán)節(jié)：放大器反饋環(huán)節(jié)：光電碼盤（把角度信號(hào)2轉(zhuǎn)化成數(shù)字量形式的電信號(hào)，送回比較環(huán)節(jié)）偏差量：ur-uf執(zhí)行元件：直流伺服電動(dòng)機(jī)、減速器712系統(tǒng)方框圖3調(diào)節(jié)過(guò)程72第一章小結(jié)本章首先介紹了自動(dòng)控制理論發(fā)展的歷史，講解了自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念、組成和分類，以及繪制結(jié)構(gòu)框圖的方法。最后指明了自動(dòng)控制的研究對(duì)象、內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)。本章作業(yè)：1-3、1-473練習(xí)：一電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)1原理圖74分析該系統(tǒng)屬于非線性的恒值控制系統(tǒng)控制任務(wù)：控制直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使轉(zhuǎn)速為恒值。被控對(duì)象