自動控制原理教程二

自動控制原理

AutomaticControlSystems第一章自動控制概論1.1自動控制系統(tǒng)的組成、分類和發(fā)展開環(huán)系統(tǒng)控制器被控對象控制量被控量給定值r(t)u(t)y(t)

k

udn~ug例：直流電動機調(diào)速系統(tǒng)優(yōu)點：簡單缺點：對擾動沒有抑制能力1.1自動控制系統(tǒng)的組成、分類和發(fā)展反映了控制量與被控制量相互間的矛盾,動靜性能得到提高。閉環(huán)系統(tǒng)：負反饋：構(gòu)成按偏差調(diào)節(jié)的閉環(huán)系統(tǒng)控制器被控對象控制量被控量給定值r(t)u(t)y(t)測量元件偏差e(t)＋－ugkudn~ub按偏差調(diào)節(jié)：n↑→ub↑→(ug-ub)↓→ud↓→n↓

例：直流電動機調(diào)速系統(tǒng)1.1自動控制系統(tǒng)的組成、分類和發(fā)展控制量：ud=K(ug-ub)偏差信號：ug-ub1.1自動控制系統(tǒng)的組成、分類和發(fā)展1經(jīng)典控制理論40~50年代形成SISO系統(tǒng)基于：二戰(zhàn)軍工技術(shù)目標：反饋控制系統(tǒng)的鎮(zhèn)定基本方法：傳遞函數(shù)，頻率法，PID調(diào)節(jié)器(頻域)2現(xiàn)代控制理論60~70年代形成MIMO系統(tǒng)基于：冷戰(zhàn)時期空間技術(shù)，計算機技術(shù)目標：最優(yōu)控制基本方法：狀態(tài)方程（時域）控制理論的發(fā)展：（工業(yè)控制理論）3智能控制技術(shù)90年代開始發(fā)展專家系統(tǒng)模糊控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)4正在發(fā)展的各個領(lǐng)域自適應控制大系統(tǒng)理論H∞魯棒控制非線性控制（微分幾何，混沌，變結(jié)構(gòu)）1.1自動控制系統(tǒng)的組成、分類和發(fā)展1.2“自控原理”課程的特點和要求

學習系統(tǒng)的分析方法

·了解現(xiàn)代控制理論的基本觀點狀態(tài)空間方法最優(yōu)控制方法·了解控制系統(tǒng)仿真軟件的應用(Matlab)系統(tǒng)穩(wěn)定性·經(jīng)典控制論分析系統(tǒng)的方法：系統(tǒng)的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能用傳遞函數(shù)分析

用頻率特性圖分析

第二章數(shù)學模型及系統(tǒng)求解

2.2傳遞函數(shù)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖線性系統(tǒng)————滿足疊加原理物理系統(tǒng)u(t)y(t)激勵響應(1)獨立性：線性系統(tǒng)內(nèi)各個激勵產(chǎn)生的響應互不影響u1(t)+u2(t)y1(t)+y2(t)u1(t)y1(t)u2(t)y2(t)(2)均勻性：保持比例因子

cu(t)cy(t)非線性系統(tǒng)設(shè)單輸入單輸出線性定常系統(tǒng):

u(t)輸入量y(t)輸出量在零初始條件下:拉氏變換:傳遞函數(shù):n個m個n≥mG(s)U(s)Y(s)方框圖輸入輸出模式參數(shù)模型

Y(s)=G(s)·U(s)2.2傳遞函數(shù)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖urK1udnmubeimL＋－＋－例：樞控直流電動機調(diào)速系統(tǒng)輸入量

ur

輸出量ω(n)建立數(shù)學模型：由局部（元件）→系統(tǒng)ud為輸入量，ω為輸出量，i、m中間變量1，放大器ud=K1(ur－ub)=K1ue2,直流電動機e=Keω

m=Kmi消去中間變量得:2.2傳遞函數(shù)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.2傳遞函數(shù)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖令:電磁時間常數(shù)機電時間常數(shù)為兩輸入系統(tǒng)，有疊加原理，設(shè)mL

=0(空載)：2.2傳遞函數(shù)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

K1＋－UdUbUe

K2ΩUbUdΩ3,測速電機ub=K2ω

傳遞函數(shù)結(jié)構(gòu)圖：子方框圖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖既保留子系統(tǒng)的原貌，又反映系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)2.2傳遞函數(shù)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖傳遞函數(shù)結(jié)構(gòu)圖的組成：信號線(變量)，函數(shù)方框圖，

綜合點，分支點K1＋－UbUeUdΩK