北理自動(dòng)控制原理第一章課件

1、 自動(dòng)控制原理自動(dòng)控制原理 宋建梅宋建梅第一章第一章 自動(dòng)控制的一般概念自動(dòng)控制的一般概念1.1 1.1 引言引言1.2 1.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)基本控制方式自動(dòng)控制系統(tǒng)基本控制方式1.3 1.3 自動(dòng)控制發(fā)展簡(jiǎn)史自動(dòng)控制發(fā)展簡(jiǎn)史1.41.4 自動(dòng)控制系統(tǒng)分類自動(dòng)控制系統(tǒng)分類1.1.5 5 對(duì)系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求對(duì)系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求1.6 1.6 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概論控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概論 第一節(jié)第一節(jié) 引言引言一自動(dòng)控制(automatic control) 1. 1. 定定 義：義： 前提前提： 沒有人直接參與 控制裝置或控制器控制裝置或控制器：外加的設(shè)備或裝置 被控對(duì)象被控對(duì)象： 機(jī)器,設(shè)備或生產(chǎn)過程

2、被控量被控量： 被控對(duì)象的輸入量，即某個(gè)工 作狀態(tài)或參數(shù) 結(jié)果結(jié)果：被控量自動(dòng)地在一定的精度范圍內(nèi) 按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行 如何將之變成自動(dòng)控制系統(tǒng)呢？如何將之變成自動(dòng)控制系統(tǒng)呢？手手 動(dòng)動(dòng) 控控 制（制（manual control) 2 應(yīng)應(yīng) 用用 自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于軍事、航空航天領(lǐng)域自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于軍事、航空航天領(lǐng)域 火炮、雷達(dá)、飛機(jī)、跟蹤系統(tǒng)；導(dǎo)彈、制 導(dǎo)火箭；人造衛(wèi)星； 宇宙飛船； 自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程 軋鋼過程； 鍋爐；焊接機(jī)器人； 工業(yè)窯爐；化工制藥；數(shù)控機(jī)床； 石油化工、玻璃、造紙等； 自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)

3、業(yè)生產(chǎn) 自動(dòng)灌溉； 自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于其他領(lǐng)域自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于其他領(lǐng)域 通信、交通、醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)管理 自動(dòng)化儀表、工業(yè)調(diào)節(jié)器、數(shù)字控制技術(shù)、 核動(dòng)力工程 二自動(dòng)控制理論二自動(dòng)控制理論 1定義 自動(dòng)控制理論是研究自動(dòng)控制共同自動(dòng)控制理論是研究自動(dòng)控制共同規(guī)律的技術(shù)科學(xué)規(guī)律的技術(shù)科學(xué) 2分類（1 1）經(jīng)典控制理論：以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，）經(jīng)典控制理論：以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，主要研究單輸入主要研究單輸入輸出，線性定常系統(tǒng)的分析輸出，線性定常系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)問題。和設(shè)計(jì)問題。（2 2）現(xiàn)代控制理論：主要研究具有高性能）現(xiàn)代控制理論：主要研究具有高性能，高精度的多變量多參數(shù)系統(tǒng)的最優(yōu)控制問題，高精度的

4、多變量多參數(shù)系統(tǒng)的最優(yōu)控制問題。（3 3）智能控制理論）智能控制理論 2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代前后，是年代前后，是經(jīng)典控制經(jīng)典控制理論理論誕生和發(fā)展時(shí)期誕生和發(fā)展時(shí)期主要特征：主要特征： 單變量控制單變量控制 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù) 時(shí)域方法時(shí)域方法 頻域方法頻域方法 6060年代的年代的現(xiàn)代控制理論時(shí)期，主要特征：現(xiàn)代控制理論時(shí)期，主要特征： 從單變量到多變量從單變量到多變量 從自動(dòng)調(diào)節(jié)到最優(yōu)控制從自動(dòng)調(diào)節(jié)到最優(yōu)控制 從線性到非線性從線性到非線性 從時(shí)不變到時(shí)變從時(shí)不變到時(shí)變兩個(gè)成果標(biāo)志：兩個(gè)成果標(biāo)志： 一是最優(yōu)控制方面的一是最優(yōu)控制方面的PontryaginPontryagin極大值原理和美

5、國(guó)極大值原理和美國(guó)數(shù)學(xué)家貝爾曼（數(shù)學(xué)家貝爾曼（Bellman)Bellman)動(dòng)態(tài)規(guī)劃（后來被更多地用于動(dòng)態(tài)規(guī)劃（后來被更多地用于經(jīng)濟(jì)上的投資、資源分配生產(chǎn)排序等）；經(jīng)濟(jì)上的投資、資源分配生產(chǎn)排序等）； 二是美國(guó)數(shù)學(xué)家二是美國(guó)數(shù)學(xué)家KalmanKalman提出的狀態(tài)空間、能控性、提出的狀態(tài)空間、能控性、能觀性、反饋鎮(zhèn)定、卡爾曼濾波能觀性、反饋鎮(zhèn)定、卡爾曼濾波 7070年代的年代的智能控制階段智能控制階段 借鑒人工智能中發(fā)展出來的邏輯推力、借鑒人工智能中發(fā)展出來的邏輯推力、啟發(fā)式知識(shí)、專家系統(tǒng)等，解決難以建立精啟發(fā)式知識(shí)、專家系統(tǒng)等，解決難以建立精確數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題，確數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜

6、系統(tǒng)的控制問題，主要有：主要有： 模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、定性模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、定性學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)控制等學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)控制等（1 1）開環(huán)控制：）開環(huán)控制： 控制裝置和被控對(duì)象之間只有順向作用而控制裝置和被控對(duì)象之間只有順向作用而沒有反向聯(lián)系的控制作用。沒有反向聯(lián)系的控制作用。 2 2基本控制方式基本控制方式（2 2）反饋控制：）反饋控制： 在反饋控制系統(tǒng)中，控制裝置對(duì)控制對(duì)象在反饋控制系統(tǒng)中，控制裝置對(duì)控制對(duì)象施加的控制作用，是取自被控量的反饋信息施加的控制作用，是取自被控量的反饋信息，用來不斷修正被控量的偏差，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)，用來不斷修正被控量的偏差，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制的任務(wù)

7、，這就是反饋控制被控對(duì)象進(jìn)行控制的任務(wù)，這就是反饋控制的原理。的原理。例如：汽車駕駛控制系統(tǒng)例如：汽車駕駛控制系統(tǒng) 反饋：反饋： 取出輸出量送回到輸入量，并與輸入取出輸出量送回到輸入量，并與輸入信號(hào)相比較產(chǎn)生偏差信號(hào)的過程。信號(hào)相比較產(chǎn)生偏差信號(hào)的過程。負(fù)反饋：負(fù)反饋： 若反饋的信號(hào)是與輸入信號(hào)相減，使若反饋的信號(hào)是與輸入信號(hào)相減，使產(chǎn)生的偏差越來越??；反之，則稱為正反產(chǎn)生的偏差越來越小；反之，則稱為正反饋。饋。反饋控制：反饋控制： 就是采用負(fù)反饋并利用偏差進(jìn)行控制的過就是采用負(fù)反饋并利用偏差進(jìn)行控制的過程，而且，由于引入了被控量的反饋信息，程，而且，由于引入了被控量的反饋信息，整個(gè)控制過程稱

8、為閉合的，因此反饋控制也整個(gè)控制過程稱為閉合的，因此反饋控制也稱閉環(huán)控制稱閉環(huán)控制。 反饋控制實(shí)質(zhì)上是一個(gè)按偏差進(jìn)行控制的反饋控制實(shí)質(zhì)上是一個(gè)按偏差進(jìn)行控制的過程，因此，它也稱為按偏差的控制。過程，因此，它也稱為按偏差的控制。 反饋控制原理就是按反饋控制原理就是按偏差控制偏差控制的原理。的原理。輸入量輸出量+-補(bǔ)償裝置控制裝置被控對(duì)象（a a）按輸入作用補(bǔ)償按輸入作用補(bǔ)償 （3 3）復(fù)合控制）復(fù)合控制 （b b）按擾動(dòng)作用補(bǔ)償按擾動(dòng)作用補(bǔ)償 三、三、 自動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng) 1 1定義：定義： 為了實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制任務(wù)，將被控對(duì)象和控制裝為了實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制任務(wù)，將被控對(duì)象和控制裝置按照

9、一定的方式連接起來組成的一個(gè)有機(jī)總體。置按照一定的方式連接起來組成的一個(gè)有機(jī)總體。 控制裝置（控制器）：控制裝置（控制器）： 外加的設(shè)備或裝置外加的設(shè)備或裝置 被控對(duì)象被控對(duì)象（process, plant, controlled system process, plant, controlled system ）：）： 設(shè)備或生產(chǎn)過程設(shè)備或生產(chǎn)過程 系統(tǒng)輸出量系統(tǒng)輸出量：自動(dòng)控制系統(tǒng)的被控制量自動(dòng)控制系統(tǒng)的被控制量 系統(tǒng)輸入量：系統(tǒng)輸入量： 給定輸入給定輸入（或稱參考輸入、希望值等）：（或稱參考輸入、希望值等）： 指對(duì)系統(tǒng)輸出量的要求值指對(duì)系統(tǒng)輸出量的要求值 擾動(dòng)輸入擾動(dòng)輸入： 指對(duì)系統(tǒng)輸出

10、量有不利影響的輸入量指對(duì)系統(tǒng)輸出量有不利影響的輸入量 2. 2.自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成 被控對(duì)象和自動(dòng)控制裝置被控對(duì)象和自動(dòng)控制裝置（控制器控制器） 自動(dòng)控制裝置包括：自動(dòng)控制裝置包括：（1 1）測(cè)量元件（或測(cè)量裝置）測(cè)量元件（或測(cè)量裝置） 用于測(cè)量被控量的實(shí)際值或?qū)Ρ豢亓窟M(jìn)用于測(cè)量被控量的實(shí)際值或?qū)Ρ豢亓窟M(jìn)行物理量變換的裝置。行物理量變換的裝置。 （2 2）給定元件給定元件 給出與期望的被控量相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)輸入給出與期望的被控量相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)輸入量（即參據(jù)量）量（即參據(jù)量） （4 4）放大元件放大元件 將比較元件給出的偏差進(jìn)行放大，用來將比較元件給出的偏差進(jìn)行放大，用來推動(dòng)執(zhí)行元件

11、去控制被控對(duì)象。推動(dòng)執(zhí)行元件去控制被控對(duì)象。 （3 3）比較元件（或比較器）比較元件（或比較器） 它將被控量的實(shí)際值（常取負(fù)號(hào)）與被它將被控量的實(shí)際值（常取負(fù)號(hào)）與被控量的要求值（常取正號(hào)）相比較，得到偏控量的要求值（常取正號(hào)）相比較，得到偏差的大小和符號(hào)。差的大小和符號(hào)。 （6 6）執(zhí)行元件）執(zhí)行元件 接受調(diào)節(jié)元件的輸出控制信號(hào)，產(chǎn)生具體接受調(diào)節(jié)元件的輸出控制信號(hào)，產(chǎn)生具體的控制效果，使被控制量產(chǎn)生預(yù)期的改變。的控制效果，使被控制量產(chǎn)生預(yù)期的改變。 （5 5）調(diào)節(jié)元件（校正元件）調(diào)節(jié)元件（校正元件） 通常包括放大器和校正裝置。它能將偏差通常包括放大器和校正裝置。它能將偏差信號(hào)放大，并使輸出控

12、制信號(hào)與偏差信號(hào)之間信號(hào)放大，并使輸出控制信號(hào)與偏差信號(hào)之間具有一定的數(shù)值運(yùn)算關(guān)系（也稱為調(diào)節(jié)規(guī)律或具有一定的數(shù)值運(yùn)算關(guān)系（也稱為調(diào)節(jié)規(guī)律或控制算法）。控制算法）。 系統(tǒng)方框圖系統(tǒng)方框圖 為了清楚地表示控制系統(tǒng)的組成及各組成為了清楚地表示控制系統(tǒng)的組成及各組成部分之間信號(hào)的傳輸關(guān)系，畫出的控制系統(tǒng)元部分之間信號(hào)的傳輸關(guān)系，畫出的控制系統(tǒng)元件作用圖稱為系統(tǒng)方框圖。件作用圖稱為系統(tǒng)方框圖。 （1 1）裝置用方框表示）裝置用方框表示 （2 2）信號(hào)用帶箭號(hào)的線段表示）信號(hào)用帶箭號(hào)的線段表示 （3 3）信號(hào)引出點(diǎn)）信號(hào)引出點(diǎn) （4 4）信號(hào)相加點(diǎn)（比較點(diǎn)）信號(hào)相加點(diǎn)（比較點(diǎn)）共有四種圖例共有四種圖例：

13、 第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)基本控制方式示例自動(dòng)控制系統(tǒng)基本控制方式示例一開環(huán)系統(tǒng)一開環(huán)系統(tǒng) 目前比較常見的開環(huán)控制系統(tǒng)有自動(dòng)售貨機(jī)，自動(dòng)洗衣機(jī)，自動(dòng)流水線，包裝機(jī)等。 開環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，當(dāng)被控制變量不易測(cè)量時(shí)，用此類控制較方便缺點(diǎn)： 通常是不能做到使某些物理量按指定規(guī)律變化。二閉環(huán)系統(tǒng)二閉環(huán)系統(tǒng)反饋控制的共同特點(diǎn)是：反饋控制的共同特點(diǎn)是： 由負(fù)反饋構(gòu)成閉環(huán)；由負(fù)反饋構(gòu)成閉環(huán)； 按偏差控制。按偏差控制。 房間的恒溫控制：房間的恒溫控制： 此動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的輸入是熱量，輸出是房間溫度此動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的輸入是熱量，輸出是房間溫度方法方法1 1：預(yù)定程序控制（開環(huán)）：預(yù)定程序控制（開環(huán)）

14、缺點(diǎn)缺點(diǎn)：不能有效對(duì)付干擾（：不能有效對(duì)付干擾（disturbancedisturbance如門窗的開、關(guān)如門窗的開、關(guān)，室外風(fēng)速引起的變化，人的流動(dòng)、房屋模型建模不準(zhǔn)確，室外風(fēng)速引起的變化，人的流動(dòng)、房屋模型建模不準(zhǔn)確導(dǎo)致預(yù)定程序不準(zhǔn)確）。導(dǎo)致預(yù)定程序不準(zhǔn)確）。 方法方法2 2：利用溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器（：利用溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器（thermostatthermostat根據(jù)溫度自動(dòng)啟動(dòng)的裝置）（閉環(huán)）根據(jù)溫度自動(dòng)啟動(dòng)的裝置）（閉環(huán)） 閉環(huán)與開環(huán)二者有閉環(huán)與開環(huán)二者有本質(zhì)區(qū)別本質(zhì)區(qū)別。 反饋控制有能力敏感被控量（室溫反饋控制有能力敏感被控量（室溫）的變化，與期望值有偏差時(shí)能夠產(chǎn)生）的變化，與期望值有偏差

15、時(shí)能夠產(chǎn)生修正指令修正指令。 而開環(huán)控制方案不管被控量變化有而開環(huán)控制方案不管被控量變化有多大，總是按多大，總是按一種模式運(yùn)行一種模式運(yùn)行。 如果我們將任何事情都預(yù)報(bào)得很準(zhǔn)，如果我們將任何事情都預(yù)報(bào)得很準(zhǔn)，我們可以不用反饋控制系統(tǒng)，因?yàn)槠涮攸c(diǎn)我們可以不用反饋控制系統(tǒng)，因?yàn)槠涮攸c(diǎn)是有能力處理不確定性。是有能力處理不確定性。 這種不確定可指被控對(duì)象的變更（如這種不確定可指被控對(duì)象的變更（如換了一間房子）、環(huán)境即我們不能精確預(yù)換了一間房子）、環(huán)境即我們不能精確預(yù)報(bào)室外溫度和風(fēng)速。因此，反饋使系統(tǒng)能報(bào)室外溫度和風(fēng)速。因此，反饋使系統(tǒng)能夠適應(yīng)環(huán)境變化。夠適應(yīng)環(huán)境變化。 反饋控制的特點(diǎn)是必須等干擾反應(yīng)在反

16、饋控制的特點(diǎn)是必須等干擾反應(yīng)在被控變量的變化上以后，才作出反應(yīng)，被控變量的變化上以后，才作出反應(yīng)，即不可能預(yù)測(cè)將進(jìn)入系統(tǒng)的干擾。即不可能預(yù)測(cè)將進(jìn)入系統(tǒng)的干擾。 在干擾可測(cè)（可采取措施來抵消其影在干擾可測(cè)（可采取措施來抵消其影響）的情況下，反饋控制的性能就不是響）的情況下，反饋控制的性能就不是很令人滿意。（如當(dāng)室外溫度可測(cè)時(shí)）很令人滿意。（如當(dāng)室外溫度可測(cè)時(shí)）。這時(shí)可采用以后將講到的前饋控制。這時(shí)可采用以后將講到的前饋控制。輸入量輸出量+-補(bǔ)償裝置控制裝置被控對(duì)象（a）按輸入作用補(bǔ)償按輸入作用補(bǔ)償 三復(fù)合控制系統(tǒng)三復(fù)合控制系統(tǒng)擾動(dòng)量輸入量輸出量+-補(bǔ)償裝置控制裝置被控對(duì)象+（b b）按擾動(dòng)作用補(bǔ)

17、償按擾動(dòng)作用補(bǔ)償 第三節(jié) 自動(dòng)控制發(fā)展簡(jiǎn)史 公元前公元前1400140011001100年，年，中國(guó)、埃及和巴比倫中國(guó)、埃及和巴比倫相繼出現(xiàn)自動(dòng)計(jì)時(shí)漏相繼出現(xiàn)自動(dòng)計(jì)時(shí)漏壺，人類產(chǎn)生了最早壺，人類產(chǎn)生了最早期的控制思想。期的控制思想。 最早的反饋控制實(shí)例可能是公元前最早的反饋控制實(shí)例可能是公元前300300年年 公元前公元前1 1年之間在古希臘出現(xiàn)的浮球調(diào)節(jié)年之間在古希臘出現(xiàn)的浮球調(diào)節(jié)裝置。包括裝置。包括PhilonPhilon發(fā)明的利用浮球調(diào)節(jié)裝置發(fā)明的利用浮球調(diào)節(jié)裝置來保持油燈燃油的油面高度、希羅利用浮球來保持油燈燃油的油面高度、希羅利用浮球調(diào)節(jié)裝置來控制水位等；調(diào)節(jié)裝置來控制水位等； 抽水

18、馬桶的水箱中就有這種液位控制裝置抽水馬桶的水箱中就有這種液位控制裝置。注意：這里傳感器和執(zhí)行器不是分離的器件，注意：這里傳感器和執(zhí)行器不是分離的器件，而是包含在精心制作的浮球和給料管聯(lián)合體中而是包含在精心制作的浮球和給料管聯(lián)合體中。 近代歐洲最早發(fā)明的反饋系統(tǒng)是：近代歐洲最早發(fā)明的反饋系統(tǒng)是： 荷蘭人荷蘭人Cornelis Drebbel Cornelis Drebbel (1572_1633)(1572_1633)發(fā)明的溫度調(diào)節(jié)器，用于控發(fā)明的溫度調(diào)節(jié)器，用于控制加熱孵卵器中火爐的溫度。制加熱孵卵器中火爐的溫度。 Dennis Papin(1647_1712) Dennis Papin(16

19、47_1712)則在則在16811681年發(fā)明了第一個(gè)鍋爐壓力調(diào)節(jié)器，年發(fā)明了第一個(gè)鍋爐壓力調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器是一種安全調(diào)節(jié)裝置，與目前壓該調(diào)節(jié)器是一種安全調(diào)節(jié)裝置，與目前壓力鍋的減壓安全閥類似。力鍋的減壓安全閥類似。 公元公元17691769年，英國(guó)人年，英國(guó)人J.WattJ.Watt用離心式調(diào)速器控制蒸汽用離心式調(diào)速器控制蒸汽機(jī)的速度，由此產(chǎn)生了第一次工業(yè)革命。飛球調(diào)節(jié)器是人機(jī)的速度，由此產(chǎn)生了第一次工業(yè)革命。飛球調(diào)節(jié)器是人們普遍認(rèn)為最早應(yīng)用于工業(yè)過程的自動(dòng)反饋控制器。們普遍認(rèn)為最早應(yīng)用于工業(yè)過程的自動(dòng)反饋控制器。 J.C.MaxwellJ.C.Maxwell（麥克斯韋爾）最早研究麥克斯韋爾

20、）最早研究了這種不穩(wěn)定現(xiàn)象。了這種不穩(wěn)定現(xiàn)象。18681868年發(fā)表年發(fā)表論調(diào)節(jié)論調(diào)節(jié)器器，對(duì)反饋機(jī)理作了理論論述，并從數(shù)學(xué)，對(duì)反饋機(jī)理作了理論論述，并從數(shù)學(xué)上進(jìn)行了探討。上進(jìn)行了探討。 18721872年年J.RouthJ.Routh和和18901890年年(Hurwitz)(Hurwitz)先先后找到了系統(tǒng)穩(wěn)定性的代數(shù)判據(jù)，即系統(tǒng)特征后找到了系統(tǒng)穩(wěn)定性的代數(shù)判據(jù)，即系統(tǒng)特征方程根具有負(fù)實(shí)部的充分必要條件方程根具有負(fù)實(shí)部的充分必要條件 在美國(guó)，在美國(guó)，Bode, Nyquist, BlackBode, Nyquist, Black等人在貝等人在貝爾電話實(shí)驗(yàn)室對(duì)電話系統(tǒng)和電子反饋放大器爾電話實(shí)

21、驗(yàn)室對(duì)電話系統(tǒng)和電子反饋放大器所做的研究工作，是促進(jìn)反饋系統(tǒng)應(yīng)用的主所做的研究工作，是促進(jìn)反饋系統(tǒng)應(yīng)用的主要?jiǎng)恿?，他們發(fā)展了采用帶寬等頻域變量術(shù)要?jiǎng)恿Γ麄儼l(fā)展了采用帶寬等頻域變量術(shù)語的頻域方法語的頻域方法至今仍是控制理論的最主要至今仍是控制理論的最主要的分析設(shè)計(jì)方法之一的分析設(shè)計(jì)方法之一 二戰(zhàn)對(duì)反饋控制領(lǐng)域的發(fā)展起到了巨大二戰(zhàn)對(duì)反饋控制領(lǐng)域的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用。在美國(guó)，工程師和數(shù)學(xué)家們?cè)诘耐苿?dòng)作用。在美國(guó)，工程師和數(shù)學(xué)家們?cè)贛IT輻射實(shí)驗(yàn)室整合了他們的知識(shí)，包括輻射實(shí)驗(yàn)室整合了他們的知識(shí)，包括Bode提出的反饋放大器理論和過程控制中的提出的反饋放大器理論和過程控制中的PID控制以及維納

22、提出的隨機(jī)過程理論等。其控制以及維納提出的隨機(jī)過程理論等。其中的成果就是關(guān)于伺服機(jī)制的一整套設(shè)計(jì)技中的成果就是關(guān)于伺服機(jī)制的一整套設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展。于是伺服機(jī)制作為控制機(jī)制開始術(shù)的發(fā)展。于是伺服機(jī)制作為控制機(jī)制開始被提出來。被提出來。 20 20世紀(jì)世紀(jì)5050年代，年代，美國(guó)的美國(guó)的R.BellmanR.Bellman和和R.E.KalmanR.E.Kalman以及前蘇聯(lián)的以及前蘇聯(lián)的 L.S.PontryaginL.S.Pontryagin重新回到利用常微分方程模型研究控制系統(tǒng)的重新回到利用常微分方程模型研究控制系統(tǒng)的方向上來。方向上來。 其中大部分工作是受人造地球衛(wèi)星控制其中大部分工作是受

23、人造地球衛(wèi)星控制需求的推動(dòng)，為導(dǎo)彈和空間探測(cè)器設(shè)計(jì)復(fù)雜、需求的推動(dòng)，為導(dǎo)彈和空間探測(cè)器設(shè)計(jì)復(fù)雜、高精度的控制系統(tǒng)成了現(xiàn)實(shí)需要。高精度的控制系統(tǒng)成了現(xiàn)實(shí)需要。 由于既要減輕衛(wèi)星等飛行器的重量又要對(duì)由于既要減輕衛(wèi)星等飛行器的重量又要對(duì)它們實(shí)施精密控制，最優(yōu)控制因而變得十分重它們實(shí)施精密控制，最優(yōu)控制因而變得十分重要。要。 現(xiàn)代控制現(xiàn)代控制 這一領(lǐng)域的模型通常可以用常微分方這一領(lǐng)域的模型通常可以用常微分方程描述，支持這方面繼續(xù)研究的是發(fā)展的程描述，支持這方面繼續(xù)研究的是發(fā)展的數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)，計(jì)算機(jī)能夠處理在那之?dāng)?shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)，計(jì)算機(jī)能夠處理在那之前前1010年幾乎不可想象的復(fù)雜運(yùn)算。年幾乎不可想象的

24、復(fù)雜運(yùn)算。 19601960年，剛剛成立的自動(dòng)控制國(guó)際年，剛剛成立的自動(dòng)控制國(guó)際聯(lián)盟就在莫斯科召開的第一次會(huì)議上介紹聯(lián)盟就在莫斯科召開的第一次會(huì)議上介紹了其中的大部分成果。盡管研究常微分方了其中的大部分成果。盡管研究常微分方程的基礎(chǔ)早在程的基礎(chǔ)早在1919世紀(jì)末已經(jīng)建立，但我們世紀(jì)末已經(jīng)建立，但我們還是把它叫做現(xiàn)代控制。還是把它叫做現(xiàn)代控制。 現(xiàn)代控現(xiàn)代控制制智能控制智能控制 70 70年代的年代的智能控制階段智能控制階段。借鑒人工智能。借鑒人工智能中發(fā)展出來的邏輯推力、啟發(fā)式知識(shí)、專家中發(fā)展出來的邏輯推力、啟發(fā)式知識(shí)、專家系統(tǒng)等，解決難以建立精確數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜系統(tǒng)等，解決難以建立精確數(shù)學(xué)模型

25、的復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題，主要有模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)系統(tǒng)的控制問題，主要有模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、定性學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)控制等絡(luò)、專家系統(tǒng)、定性學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)控制等 接著短短的幾十年里，在各國(guó)科學(xué)家和科學(xué)技接著短短的幾十年里，在各國(guó)科學(xué)家和科學(xué)技術(shù)人員的努力下，又相繼出現(xiàn)了生物控制論，經(jīng)濟(jì)術(shù)人員的努力下，又相繼出現(xiàn)了生物控制論，經(jīng)濟(jì)控制論和社會(huì)控制論等，控制理論已經(jīng)滲透到各個(gè)控制論和社會(huì)控制論等，控制理論已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域，并伴隨著其它科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，極大地改變領(lǐng)域，并伴隨著其它科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，極大地改變了整個(gè)世界。控制理論自身也在創(chuàng)造人類文明中不了整個(gè)世界。控制理論自身也在創(chuàng)造人類文明中不斷向前發(fā)展?？刂?/p>

26、理論的中心思想是通過信息的傳斷向前發(fā)展?？刂评碚摰闹行乃枷胧峭ㄟ^信息的傳遞、加工處理并加以反饋來進(jìn)行控制，控制理論是遞、加工處理并加以反饋來進(jìn)行控制，控制理論是信息學(xué)科的重要組成方面。信息學(xué)科的重要組成方面。 第四節(jié)第四節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)分類自動(dòng)控制系統(tǒng)分類 從信號(hào)傳送的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可將控制系統(tǒng)分為開環(huán)控制系統(tǒng)與閉從信號(hào)傳送的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可將控制系統(tǒng)分為開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)。按照其他分類原則還可分為：環(huán)控制系統(tǒng)。按照其他分類原則還可分為：（一）隨動(dòng)系統(tǒng)與恒值控制系統(tǒng)（一）隨動(dòng)系統(tǒng)與恒值控制系統(tǒng) 隨動(dòng)系統(tǒng)又稱為隨動(dòng)系統(tǒng)又稱為伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)。 特點(diǎn)：給定值是預(yù)先未知的、隨時(shí)間任意變化，要特點(diǎn)：給定值

27、是預(yù)先未知的、隨時(shí)間任意變化，要求系統(tǒng)被控量以盡可能小的誤差跟隨給定值變化。求系統(tǒng)被控量以盡可能小的誤差跟隨給定值變化。 恒值控制系統(tǒng)恒值控制系統(tǒng)（定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)或自動(dòng)鎮(zhèn)定系統(tǒng)）。（定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)或自動(dòng)鎮(zhèn)定系統(tǒng)）。 特點(diǎn)：系統(tǒng)輸入量（即給定值）不變，但由于擾動(dòng)特點(diǎn)：系統(tǒng)輸入量（即給定值）不變，但由于擾動(dòng)使被控量偏離要求值，該系統(tǒng)能根據(jù)偏差產(chǎn)生控制作用使被控量偏離要求值，該系統(tǒng)能根據(jù)偏差產(chǎn)生控制作用，使被控量恢復(fù)到要求值，并以一定的準(zhǔn)確度保持在要，使被控量恢復(fù)到要求值，并以一定的準(zhǔn)確度保持在要求值附近。求值附近。 程序控制系統(tǒng)：程序控制系統(tǒng)： 系統(tǒng)的輸入量是已知時(shí)間函數(shù)（不是常數(shù)）系統(tǒng)的輸入量是已知

28、時(shí)間函數(shù)（不是常數(shù)） （二）線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)（二）線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng) 線性系統(tǒng)線性系統(tǒng)是指組成系統(tǒng)的元器件的靜態(tài)特性為直線是指組成系統(tǒng)的元器件的靜態(tài)特性為直線，能用線性常微分方程描述其輸出與輸入關(guān)系的系統(tǒng)。，能用線性常微分方程描述其輸出與輸入關(guān)系的系統(tǒng)。線性系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是具有疊加性和齊次性。線性系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是具有疊加性和齊次性。 本課程研究線性定常系統(tǒng)（或稱為線性時(shí)不變系本課程研究線性定常系統(tǒng)（或稱為線性時(shí)不變系統(tǒng)、自治系統(tǒng)）統(tǒng)、自治系統(tǒng)） 非線性系統(tǒng)非線性系統(tǒng)是指組成系統(tǒng)的元器件中有一個(gè)以上具是指組成系統(tǒng)的元器件中有一個(gè)以上具有非直線的靜態(tài)特性的系統(tǒng)。非線性系統(tǒng)還可分為非線有非直線

29、的靜態(tài)特性的系統(tǒng)。非線性系統(tǒng)還可分為非線性時(shí)變系統(tǒng)與非線性定常系統(tǒng)。性時(shí)變系統(tǒng)與非線性定常系統(tǒng)。 （三）連續(xù)系統(tǒng)與離散系統(tǒng)（三）連續(xù)系統(tǒng)與離散系統(tǒng) 連續(xù)系統(tǒng)，各部分的輸入和輸出信號(hào)都是連續(xù)變連續(xù)系統(tǒng)，各部分的輸入和輸出信號(hào)都是連續(xù)變化的模擬量，可用微分方程來描述各部分輸入化的模擬量，可用微分方程來描述各部分輸入- -輸出關(guān)輸出關(guān)系的系統(tǒng)。系的系統(tǒng)。 離散系統(tǒng)，某一處或多處的信號(hào)以脈沖序列或數(shù)離散系統(tǒng)，某一處或多處的信號(hào)以脈沖序列或數(shù)碼形式傳遞的系統(tǒng)。碼形式傳遞的系統(tǒng)。 離散系統(tǒng)也有線性離散系統(tǒng)和非線性離散系統(tǒng)、定離散系統(tǒng)也有線性離散系統(tǒng)和非線性離散系統(tǒng)、定常離散系統(tǒng)和時(shí)變離散系統(tǒng)之分。常離散系

30、統(tǒng)和時(shí)變離散系統(tǒng)之分。 （四）單輸入（四）單輸入- -單輸出系統(tǒng)與多輸入單輸出系統(tǒng)與多輸入- -多輸出系統(tǒng)多輸出系統(tǒng) 單輸入單輸入- -單輸出系統(tǒng)的輸入量和輸出量各只有一個(gè)單輸出系統(tǒng)的輸入量和輸出量各只有一個(gè)( (單變量系統(tǒng)單變量系統(tǒng)) ) 多輸入多輸入- -多輸出系統(tǒng)的輸入量和輸出量個(gè)數(shù)多于一個(gè)多輸出系統(tǒng)的輸入量和輸出量個(gè)數(shù)多于一個(gè)( (多變量系統(tǒng)多變量系統(tǒng)) )（五）確定系統(tǒng)與不確定系統(tǒng)（五）確定系統(tǒng)與不確定系統(tǒng) 若系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)是確定的、預(yù)先可知的，系統(tǒng)若系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)是確定的、預(yù)先可知的，系統(tǒng)的輸入信號(hào)（包括給定輸入和擾動(dòng)）也是確定的，則可的輸入信號(hào)（包括給定輸入和擾動(dòng)）也是確定的

31、，則可用解析式或圖表確切地表示，這種系統(tǒng)稱為確定系統(tǒng)。用解析式或圖表確切地表示，這種系統(tǒng)稱為確定系統(tǒng)。 系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不確定或作用于系統(tǒng)的輸系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不確定或作用于系統(tǒng)的輸入信號(hào)不確定時(shí)，則稱這種系統(tǒng)為不確定系統(tǒng)。入信號(hào)不確定時(shí)，則稱這種系統(tǒng)為不確定系統(tǒng)。 ( (七）按元件類型：七）按元件類型： 機(jī)械系統(tǒng)，電氣系統(tǒng)，機(jī)電系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)，氣機(jī)械系統(tǒng)，電氣系統(tǒng)，機(jī)電系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)，氣 動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)系統(tǒng) ，生物系統(tǒng)，生物系統(tǒng)（八）按功用分：（八）按功用分： 壓力控制系統(tǒng)，位置控制系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)壓力控制系統(tǒng)，位置控制系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)線性連續(xù)控制系統(tǒng)：可用線性微分方程式描述。 第五節(jié)第

32、五節(jié) 對(duì)系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求對(duì)系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求 當(dāng)輸入信號(hào)突然發(fā)生跳變時(shí)，這時(shí)輸出量當(dāng)輸入信號(hào)突然發(fā)生跳變時(shí)，這時(shí)輸出量還處在原有的平衡狀態(tài)，這樣就出現(xiàn)了偏差，還處在原有的平衡狀態(tài)，這樣就出現(xiàn)了偏差，這個(gè)偏差控制輸出量達(dá)到新的平衡，這就是一這個(gè)偏差控制輸出量達(dá)到新的平衡，這就是一個(gè)調(diào)節(jié)過程。個(gè)調(diào)節(jié)過程。t01輸入輸入r(t)t01輸出c(t)12理想的調(diào)節(jié)過程實(shí)際一一. .典型外作用：典型外作用： 為了能對(duì)不同的控制系統(tǒng)的性能用統(tǒng)一為了能對(duì)不同的控制系統(tǒng)的性能用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來衡量，通常需要選擇幾種典型的外的標(biāo)準(zhǔn)來衡量，通常需要選擇幾種典型的外作用。作用。1.1.選取原則選取原則（1 1）在現(xiàn)場(chǎng)及

33、實(shí)驗(yàn)中容易產(chǎn)生）在現(xiàn)場(chǎng)及實(shí)驗(yàn)中容易產(chǎn)生（2 2）系統(tǒng)在工程中經(jīng)常遇到，并且是最不利的）系統(tǒng)在工程中經(jīng)常遇到，并且是最不利的外作用。外作用。（3 3）數(shù)學(xué)表達(dá)式簡(jiǎn)單，便于理論分析。）數(shù)學(xué)表達(dá)式簡(jiǎn)單，便于理論分析。 2.2.階躍函數(shù)階躍函數(shù)（1 1）數(shù)學(xué)表達(dá)式）數(shù)學(xué)表達(dá)式 0,00,)(ttRtf 表示在表示在t=0t=0時(shí)刻出現(xiàn)了幅值為時(shí)刻出現(xiàn)了幅值為R R的的跳變，是最不利的外作用。跳變，是最不利的外作用。 R=1 R=1時(shí)的階躍函數(shù)叫單位階躍函數(shù)，時(shí)的階躍函數(shù)叫單位階躍函數(shù)，常用常用1(1(t) t)表示。表示。 常用階躍函數(shù)作為評(píng)價(jià)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性常用階躍函數(shù)作為評(píng)價(jià)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的典型外作用。能

34、的典型外作用。 所以階躍函數(shù)在自動(dòng)控制系統(tǒng)的分所以階躍函數(shù)在自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析中起著特別重要的作用。析中起著特別重要的作用。（2）圖形：）圖形： 如如R=1,叫單位速度函數(shù)，表示從叫單位速度函數(shù)，表示從t=0時(shí)刻，時(shí)刻，以恒速以恒速R變化。變化。0, 00,)(ttRttr 3、斜坡函數(shù)、斜坡函數(shù) （也叫速度函數(shù)（也叫速度函數(shù)） （1）數(shù)學(xué)表達(dá)式）數(shù)學(xué)表達(dá)式n4.加速度函數(shù)加速度函數(shù) （1）數(shù)學(xué)表達(dá)式）數(shù)學(xué)表達(dá)式 (2)圖形圖形 R=1叫單位加速度函數(shù)。表示從叫單位加速度函數(shù)。表示從t=0時(shí)刻開始，時(shí)刻開始，以恒加速度以恒加速度R變化。變化。0 t r(t)0, 00,21)(2ttRttrn

35、5.5.脈沖函數(shù)脈沖函數(shù) 脈沖函數(shù)數(shù)學(xué)表達(dá)式脈沖函數(shù)數(shù)學(xué)表達(dá)式 0000( )lim1( )1()tAf ttttt脈動(dòng)函數(shù)和脈沖函數(shù)脈動(dòng)函數(shù)和脈沖函數(shù) 脈沖函數(shù)是對(duì)寬度脈沖函數(shù)是對(duì)寬度 趨于趨于0 0，求極限得到的。，求極限得到的。 但脈沖函數(shù)在現(xiàn)實(shí)中是不存在的，只是數(shù)學(xué)上的定義，但脈沖函數(shù)在現(xiàn)實(shí)中是不存在的，只是數(shù)學(xué)上的定義，在現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中常把作用時(shí)間很短，幅值很大而強(qiáng)度在現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中常把作用時(shí)間很短，幅值很大而強(qiáng)度有限的一些外作用近似看作脈沖函數(shù)。當(dāng)有限的一些外作用近似看作脈沖函數(shù)。當(dāng)A=1A=1時(shí)，稱時(shí)，稱為單位脈沖函數(shù)，記作為單位脈沖函數(shù)，記作(t),(t), 強(qiáng)度為強(qiáng)度為A A的脈沖函

36、數(shù)的脈沖函數(shù)f(t)f(t)表示成表示成 f(t)=Af(t)=A(t)(t)n6.6.正弦函數(shù)正弦函數(shù) （1 1）. .數(shù)學(xué)表達(dá)式數(shù)學(xué)表達(dá)式0, 00,sin)(ttwtAtr0t A A為振幅，為振幅，w=2w=2f f 為正弦函數(shù)的角頻率，這為正弦函數(shù)的角頻率，這里，初始相角里，初始相角=0=0，如果初始相角如果初始相角不等于不等于0 0，那么正弦函數(shù)那么正弦函數(shù)r(t)r(t)的表達(dá)式為：的表達(dá)式為： r(t)=Asin(wt-r(t)=Asin(wt-) ) (2). (2).圖形圖形r(t)tA 正弦函數(shù)也是控制系統(tǒng)常見的一種典型正弦函數(shù)也是控制系統(tǒng)常見的一種典型外作用，很多實(shí)際的

37、隨動(dòng)系統(tǒng)就是經(jīng)常在這外作用，很多實(shí)際的隨動(dòng)系統(tǒng)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)作用下的響應(yīng)，即頻率特性，統(tǒng)在正弦函數(shù)作用下的響應(yīng)，即頻率特性，是自動(dòng)控制理論中研究系統(tǒng)性能的重要依據(jù)。是自動(dòng)控制理論中研究系統(tǒng)性能的重要依據(jù)。 二二. .對(duì)系統(tǒng)性能的基本要求對(duì)系統(tǒng)性能的基本要求 階躍輸入是變化最劇烈，對(duì)系統(tǒng)最不利的外作用，階躍輸入是變化最劇烈，對(duì)系統(tǒng)最不利的外作用，如果系統(tǒng)在階躍函數(shù)作用下能滿足自動(dòng)控制任務(wù)如果系統(tǒng)在階躍函數(shù)作用下能滿足自動(dòng)控制任務(wù), ,那那么，系統(tǒng)在其它緩慢變化的外作用下更能滿足要求。么，系統(tǒng)在其它緩慢變化的外作

38、用下更能滿足要求。所以，常選用階躍函數(shù)作用典型輸入來研究系統(tǒng)的所以，常選用階躍函數(shù)作用典型輸入來研究系統(tǒng)的性能。階躍響應(yīng)的某些特征值，就是性能指標(biāo)，可性能。階躍響應(yīng)的某些特征值，就是性能指標(biāo)，可以統(tǒng)一評(píng)價(jià)系統(tǒng)的性能?？偟膩碚f，希望實(shí)際的調(diào)以統(tǒng)一評(píng)價(jià)系統(tǒng)的性能?？偟膩碚f，希望實(shí)際的調(diào)節(jié)過程盡可能接近于理想的調(diào)節(jié)過程。工程上把它節(jié)過程盡可能接近于理想的調(diào)節(jié)過程。工程上把它歸結(jié)為歸結(jié)為穩(wěn)、準(zhǔn)、快穩(wěn)、準(zhǔn)、快三個(gè)方面三個(gè)方面 n1.穩(wěn)定性：穩(wěn)定性： 就是指系統(tǒng)重新恢復(fù)平穩(wěn)狀態(tài)的能力，即過就是指系統(tǒng)重新恢復(fù)平穩(wěn)狀態(tài)的能力，即過渡過程的收斂情況。渡過程的收斂情況。 穩(wěn)定性是保證控制系統(tǒng)正常工作的先決穩(wěn)定性是

39、保證控制系統(tǒng)正常工作的先決條件。一個(gè)穩(wěn)定的控制系統(tǒng)，其被控量偏離條件。一個(gè)穩(wěn)定的控制系統(tǒng)，其被控量偏離期望值的初始偏差應(yīng)隨時(shí)間的增長(zhǎng)逐漸減小期望值的初始偏差應(yīng)隨時(shí)間的增長(zhǎng)逐漸減小或趨于零?；蜈呌诹?。 具體來說，對(duì)于穩(wěn)定的恒值控制系統(tǒng)，具體來說，對(duì)于穩(wěn)定的恒值控制系統(tǒng)，被控量因擾動(dòng)而偏離期望值后，經(jīng)過一個(gè)過被控量因擾動(dòng)而偏離期望值后，經(jīng)過一個(gè)過渡過程時(shí)間，被控量應(yīng)恢復(fù)到原來的期望值渡過程時(shí)間，被控量應(yīng)恢復(fù)到原來的期望值狀態(tài)；狀態(tài)； 對(duì)于穩(wěn)定的隨動(dòng)系統(tǒng)，被控量應(yīng)能始對(duì)于穩(wěn)定的隨動(dòng)系統(tǒng)，被控量應(yīng)能始終跟蹤參據(jù)量的變化。反之，不穩(wěn)定的控制終跟蹤參據(jù)量的變化。反之，不穩(wěn)定的控制系統(tǒng)，其被控量偏離期望值的

40、初始偏差將隨系統(tǒng)，其被控量偏離期望值的初始偏差將隨時(shí)間的增長(zhǎng)而發(fā)散，因此，不穩(wěn)定的控制系時(shí)間的增長(zhǎng)而發(fā)散，因此，不穩(wěn)定的控制系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)預(yù)定的控制任務(wù)。統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)預(yù)定的控制任務(wù)。 線性自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性是由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)線性自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性是由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)所決定的，與外界因素?zé)o關(guān)。所決定的，與外界因素?zé)o關(guān)。 穩(wěn)定性定義：穩(wěn)定性定義： 系統(tǒng)能自動(dòng)地抵制干擾而不產(chǎn)生增幅系統(tǒng)能自動(dòng)地抵制干擾而不產(chǎn)生增幅振蕩或單調(diào)發(fā)散運(yùn)動(dòng)。振蕩或單調(diào)發(fā)散運(yùn)動(dòng)。 2.快速性：指過渡過程進(jìn)行的時(shí)間長(zhǎng)短快速性：指過渡過程進(jìn)行的時(shí)間長(zhǎng)短。 過渡過程指標(biāo)是對(duì)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能提出要求。過渡過程指標(biāo)是對(duì)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能提出要求。為

41、了方便，工程上常把典型信號(hào)輸入時(shí)系統(tǒng)的響應(yīng)作為了方便，工程上常把典型信號(hào)輸入時(shí)系統(tǒng)的響應(yīng)作為衡量過渡過程的標(biāo)準(zhǔn)。為衡量過渡過程的標(biāo)準(zhǔn)。n3.3.準(zhǔn)確性：指過渡過程結(jié)束后穩(wěn)態(tài)誤差越準(zhǔn)確性：指過渡過程結(jié)束后穩(wěn)態(tài)誤差越小越好。穩(wěn)態(tài)誤差：指過渡過程結(jié)束后，小越好。穩(wěn)態(tài)誤差：指過渡過程結(jié)束后，也就是進(jìn)入穩(wěn)態(tài)過程后，希望的輸出量與也就是進(jìn)入穩(wěn)態(tài)過程后，希望的輸出量與實(shí)際輸出量之間的誤差，是恒量系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)實(shí)際輸出量之間的誤差，是恒量系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的重要指標(biāo)。精度的重要指標(biāo)。 穩(wěn)態(tài)誤差：誤差（系統(tǒng)要求的輸出穩(wěn)態(tài)誤差：誤差（系統(tǒng)要求的輸出量與實(shí)際輸出量之差）的穩(wěn)態(tài)分量。量與實(shí)際輸出量之差）的穩(wěn)態(tài)分量。它表示系統(tǒng)到達(dá)平衡狀態(tài)的精度它表示系統(tǒng)到達(dá)平衡狀態(tài)的精度 1.6 1.6 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概論控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概論工程設(shè)計(jì)概述工程設(shè)計(jì)概述 工程設(shè)計(jì)是工程師的中心工作。工程設(shè)計(jì)是工程師的中心工作。 設(shè)計(jì)就是為達(dá)到特定的目的，構(gòu)思或創(chuàng)建系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就是為達(dá)到特定的目的，構(gòu)思或創(chuàng)建系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組成和技術(shù)細(xì)節(jié)的過程。其主要步驟：結(jié)構(gòu)、組成和技術(shù)細(xì)節(jié)的過程。其主要步驟： 1 1）明確用戶需求，包括從公共政策制定者到普）明確用戶需求，包括從公共政策制定者到普通消費(fèi)者在內(nèi)的各個(gè)社會(huì)群體的需求；通消費(fèi)者在內(nèi)的各個(gè)社會(huì)群體的需求； 2 2）論證設(shè)計(jì)要求，詳細(xì)確定應(yīng)該有什么樣的解）論證設(shè)計(jì)要求，詳