武汉理工大学《自动控制原理》考研出题.ppt

* 5.脉冲函数 （1）矩形脉冲函数数学表达式 (2)图形： * (3)数学表达式为 但脉冲函数在现实中是不存在的，只是数学上的定义，在现实系统中常把作用时间很短，幅值很大而强度有限的一些外作用近似看作脉冲函数。当A=1时，称为单位脉冲函数，记作δ(t), 强度为A的脉冲函数r(t)表示成 r(t)=Aδ(t) 6.正弦函数 （1）数学表达式 * A为振幅，w=2πf 为正弦函数的角频率，这里，初始相角φ=0，如果初始相角φ不等于0，那么正弦函数r(t)的表达式为： r(t)=Asin(wt-φ) (2).图形 * 作业 P16 1-1, 1-2 * * 自动控制理论 陈启宏 教授 E-mail: chenqh@whut.edu.cn 武汉理工大学自动化学院 * 教材与参考书 教材 胡寿松，自动控制原理 ，北京：科学出版社，2001 参考书 夏德钤，自动控制原理 ，北京：机械工业出版社 John J.Dazzo, Linear Control System Analysis and Design. 北京：清华大学出版社影印版 * 考核方式 考试成绩：70% 平时成绩：30％ 考勤：10％ 作业：10％ 实验：10％ * 第一章 自动控制的一般概念 一. 自动控制的概念及应用 1.控制：是使某些物理量按指定的规律变化（包括保持恒定），以保证生产的安全性，经济性及产品质量等要求的技术手段。 2.自动控制：就是应用自动化仪表或控制装置代替人，自动地对机器设备或生产过程进行控制，使之达到预期的状态或性能要求。 1-1 引言 * 3. 自动控制的应用 ●锅炉设备的压力和温度自动保持恒定 ●数控机床按照预定的程序自动地切削工件 ●导弹发射与制导系统，自动地使导弹攻击敌方目标 ●无人驾驶飞机按照预定航迹自动升降和飞行 ●人造卫星准确地进入预定轨道运行并回收 自动控制技术的应用范围已扩展到生物、医学、环境、经济管理和其它许多社会生活领域中，自动控制已成为现代社会活动中不可缺少的重要组成部分。 二.自动控制理论的发展 1.经典控制理论 * 40~50年代形成 适用于SISO（单输入－单输出）系统 基于：二战军工技术 目标：反馈控制系统的稳定 基本方法：传递函数，频率法，PID调节器 (频域) 2.现代控制理论 60~70年代形成 适用于MIMO （多输入－多输出）系统 基于： 冷战时期空间技术，计算机技术 目标：最优控制 基本方法：状态空间表达式 * 1-2 自动控制系统的基本概念 一.自动控制系统 自动控制系统是指由控制装置与被控对象结合起来的，能够对被控对象的一些物理量进行自动控制的一个有机整体。 1.被控对象：要求实现自动控制的机器设备或生产过程 2.被控制量：指被控制系统所要控制的物理量，一般指系统的输出量 * 3.给定值：根据系统要求，被控制量需要达到的数值。 4.扰动：破坏控制量与被控制量之间正常函数关系的因素，称为系统的扰动。 给定值和扰动通称为输入量。 5.控制装置：能够对被控对象起控制作用的设备总称 * 二、自动控制理论 研究自动控制共同规律的技术科学。 三、反馈控制原理 控制装置对被控对象施加的控制作用，是取自被控量的反馈信息，用来不断修正被控量与输入量之间的偏差，从而实现对被控对象进行控制的任务。 * 反馈控制系统组成 给定元件：给出与系统输出量希望值相对应的系统输入量。 测量元件：测量系统输出量的实际值，并把输出量的量纲转化成与输入量相同。 比较元件：比较系统的输入量和主反馈信号，并给出两者之间的偏差。 放大元件：对微弱的偏差信号进行放大和变换，使之具有足够的幅值和功率，以适应执行元件动作的要求。 执行元件：根据放大后的偏差信号产生控制、动作，操作系统的输出量，使之按照输入量的变化规律而变化。 * 四、自动控制系统基本控制方式 1、开环控制方式 指控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程。 特点：系统的输出量不会对系统的控制作用发生影响。 * 例1.下面是一个具体的开环控制系统的例子， 直流电机转速控制系统。 电位器（产生给定电压ur）如果0~10V 转速0~1000转 方框图为： 电位器 电压 放大器 可控硅 功放 直流 电动机 P ur uk n 扰动 ua * 2、闭环控制方式