自動控制原理 胡松濤 第一章課件

Xi’anPolytechnicUniversity自動控制原理

電子信息學(xué)院控制系郭亞青2/2/20231第一章自動控制的一般概念

自動控制原理運(yùn)動控制過程控制計算機(jī)控制控制系統(tǒng)仿真現(xiàn)代控制理論——學(xué)科基礎(chǔ)課！課程性質(zhì)2/2/20232第一章自動控制的一般概念獲得自動控制系統(tǒng)的基本理論；掌握分析和綜合自動控制系統(tǒng)的基本方法；具有初步的系統(tǒng)實驗基本技能；為設(shè)計自動控制系統(tǒng)打下堅實的基礎(chǔ)。課程任務(wù)2/2/20233第一章自動控制的一般概念理論性很強(qiáng)，同時注重結(jié)合工程實踐。微積分（含微分方程）電機(jī)與拖動模擬電子技術(shù)線性代數(shù)電路理論信號與系統(tǒng)自動控制理論復(fù)變函數(shù)、拉普拉斯變換大學(xué)物理（力學(xué)、熱力學(xué)）課程特點2/2/20234第一章自動控制的一般概念聽記做課程要求2/2/20235第一章自動控制的一般概念總學(xué)時80，其中理論68，實驗12一、自動控制的一般概念（２）二、控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（８）三、線性系統(tǒng)的時域分析法（１0）四、線性系統(tǒng)的根軌跡法（８+2）五、線性系統(tǒng)的頻域分析法（12）六、線性系統(tǒng)的校正方法（6+2）七、線性離散系統(tǒng)的分析與校正（8）八、非線性控制系統(tǒng)分析（6+2+2）

課時安排2/2/20236第一章自動控制的一般概念控制器減速器電動機(jī)電位器浮子用水開關(guān)Q2Q1cifSM1-1自動控制的基本原理與方式

1-1.1自動控制技術(shù)及其應(yīng)用(1)2/2/20237第一章自動控制的一般概念自動控制——是指沒有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置（控制裝置或控制器），使機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過程（被控對象）的某個工作狀態(tài)或參數(shù)（被控量）自動地按照預(yù)定的規(guī)律（給定量）運(yùn)行。自動控制系統(tǒng)＝被控對象＋控制器被控量（輸出量）給定量（輸入量）擾動量：①影響被控量②不希望，卻無法避免。1-1.1自動控制技術(shù)及其應(yīng)用(2)2/2/20238第一章自動控制的一般概念公元前我國的自動計時漏壺公元132年張衡研制的候風(fēng)地動儀1-1.2自動控制科學(xué)(1)2/2/20239第一章自動控制的一般概念公元235年馬鈞研制出能自動指示方向的指南車

1-1.2自動控制科學(xué)(2)2/2/202310第一章自動控制的一般概念1-1.2自動控制科學(xué)(3)1788年英國Watt發(fā)明的控制蒸汽機(jī)速度的離心式調(diào)速器

2/2/202311第一章自動控制的一般概念1913年美國建成最早的汽車裝配流水線1952年美國MIT研制出第一臺數(shù)控機(jī)床

1-1.2自動控制科學(xué)(4)2/2/202312第一章自動控制的一般概念1954年第一臺工業(yè)機(jī)器人

1981年美國“哥倫比亞”號航天飛機(jī)首次發(fā)射成功1-1.2自動控制科學(xué)(5)2/2/202313第一章自動控制的一般概念裝配機(jī)器人汽車自動焊接生產(chǎn)線1-1.2自動控制科學(xué)(6)2/2/202314第一章自動控制的一般概念自動立體倉庫1-1.2自動控制科學(xué)(7)2/2/202315第一章自動控制的一般概念注塑機(jī)自動搬運(yùn)車1-1.2自動控制科學(xué)(8)2/2/202316第一章自動控制的一般概念機(jī)器人足球比賽月球車1-1.2自動控制科學(xué)(9)2/2/202317第一章自動控制的一般概念機(jī)器人干活機(jī)器人跳舞1-1.2自動控制科學(xué)(10)2/2/202318第一章自動控制的一般概念1-1.2自動控制科學(xué)(11)無人駕駛汽車空中飛艇2/2/202319第一章自動控制的一般概念哈勃望遠(yuǎn)鏡－特殊衛(wèi)星中巴資源衛(wèi)星——控制其準(zhǔn)確地進(jìn)入預(yù)定軌道運(yùn)行并回收1-1.2自動控制科學(xué)(13)2/2/202320第一章自動控制的一般概念——按預(yù)定軌跡飛行1-1.2自動控制科學(xué)(14)2/2/202321第一章自動控制的一般概念制導(dǎo)導(dǎo)彈——瞄準(zhǔn)目標(biāo)1-1.2自動控制科學(xué)(15)2/2/202322第一章自動控制的一般概念1-1.2自動控制科學(xué)(16)——搜索目標(biāo)2/2/202323第一章自動控制的一般概念1-1.2自動控制科學(xué)(17)自動調(diào)節(jié)原理（20世紀(jì)以前）反饋理論經(jīng)典控制理論(20世紀(jì)初)

時域法復(fù)域法(根軌跡法)頻域法

現(xiàn)代控制理論(20世紀(jì)60年代)

線性系統(tǒng)自適應(yīng)控制最優(yōu)控制魯棒控制最佳估計容錯控制系統(tǒng)辨識集散控制大系統(tǒng)復(fù)雜系統(tǒng)智能控制理論(20世紀(jì)70年代)

專家系統(tǒng)模糊控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)遺傳算法2/2/202324第一章自動控制的一般概念1-1.3反饋控制原理構(gòu)成負(fù)反饋（形式）按偏差控制（實質(zhì)）【理解】

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(jìn)行控制，達(dá)到減小偏差、消除偏差的目的。2/2/202325第一章自動控制的一般概念1-1.4反饋控制系統(tǒng)的基本組成2/2/202326第一章自動控制的一般概念電壓放大功率放大SMif負(fù)載n+-u0ua+-電壓放大功率放大電動機(jī)uau0n方框圖：一般形式：控制器被控對象給定量被控量1-1.5自動控制系統(tǒng)基本控制方式（開環(huán)控制）2/2/202327第一章自動控制的一般概念閉環(huán)控制電壓放大功率放大SM負(fù)載n+-u0ua+-TGutue+-電壓放大功率放大電動機(jī)uau0n方框圖電位器測速電機(jī)ueut被控量控制器被控對象給定量檢測裝置2/2/202328第一章自動控制的一般概念被控量控制器被控對象給定量檢測裝置補(bǔ)償裝置被控量控制器被控對象給定量檢測裝置補(bǔ)償裝置擾動量按輸入補(bǔ)償按擾動補(bǔ)償復(fù)合控制2/2/202329第一章自動控制的一般概念按擾動補(bǔ)償復(fù)合控制電壓放大功率放大SM負(fù)載n

u0uaueTGut+-電壓放大RiubuRucuvn功放電動機(jī)u0測速電機(jī)補(bǔ)償裝置負(fù)載轉(zhuǎn)矩壓放ueutuvuRubuauc2/2/202330第一章自動控制的一般概念1-3自動控制系統(tǒng)的分類開環(huán)控制閉環(huán)控制復(fù)合控制按控制方式分機(jī)械系統(tǒng)電氣系統(tǒng)機(jī)電系統(tǒng)液壓系統(tǒng)氣動系統(tǒng)生物系統(tǒng)按元件類型分按系統(tǒng)性能分線性系統(tǒng)非線性系統(tǒng)連續(xù)系統(tǒng)定常系統(tǒng)時變系統(tǒng)確定性系統(tǒng)