自动控制原理 教学课件 ppt 作者 厉玉鸣 马召坤 王晶 主编第一章概述.PPT

自动控制原理 总学时： 实验软件： 第一章 自动控制系统概述 降低成本。 §2 自动控制简史 数学工具 2.2 现代控制理论 2.3先进控制与智能控制 §3 开环控制系统与闭环控制系统 开环控制系统 闭环控制系统 §4 自动控制与自动控制系统 调节系统方块图 自动控制系统的基本结构： 1、控制系统的一些常用术语 被控变量 2、控制系统的组成 测量、变送元件 4.2 自动控制系统的分类 2、线性系统与非线性系统 3、连续时间系统与离散时间系统 4、单输入—单输出系统与多输入—多输出系统 本章主要介绍： 自动控制的发展 开环与闭环控制 控制系统组成 控制系统分类 * 化工大学 主讲：曹柳林 112 上学期 64 下学期48 化工过程控制原理 第2版 浙江大学 周春晖主编，化学工业出版社，1998年 自动控制原理（第四版）胡寿松主编，国防工业出版社，2002年 自动控制原理 孙亮等主编，北京工业大学出版社 1999年 控制原理例题习题集，周春晖，厉玉鸣主 编，化工出版社（归纳总结，例题分析） 自动控制原理实验指导书，本校自动 化系编 学习方式： 教 材： 参考书： 习题集： 实验指导书： 授课、习题、实验、考试 MATLAB 语言与控制系统仿真, 孙亮，北京工业大学出版社，2001年 MATLAB 5.1, 6.1 2、拉普拉斯变换、反变换 （1）求矩阵逆 （2）?矩阵行列式?? →3维 参考书： 数学知识 复习： 3、微分方程求解 4、复变函数留数定理（求部分分式展开） 1、线性代数－ 矩阵计算 （矩阵加、乘法） 反馈控制系统设计与分析- MATLAB语言应用，清华大学出版社，薛定宇，2000年 控制原理学习网站： §1 引言 l??自动化定义： l??自动控制系统： 机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动进行操作或控制的过程。— 摘自中国大百科全书 由内部互相联系的部件按照一定规律组成，能够完成一定功能的有机整体。 l??自动控制的目标： l??《自动控制原理》课程： 提高劳动生产率， 提高产品质量， 改善劳动条件， 节约能源， 基础理论，理论性强， 研究控制系统的一般规律， 设计自动控制系统。 2.1 经典控制理论 古老的反馈控制思想 40年代形成独立学科，机械化－自动化 瓦特蒸汽机的离心调节器　— 自动控制 领域的第一项重大成果（18世纪中叶） 中国古代发明 — 线性微分方程和基于拉普拉斯变 换的传递函数 研究对象 三大分析方法： 研究对象和范围有限 — 单输入—单输出的线性定常系统 时域分析法、频率特性分析法和根轨迹分析法 —难于解决复杂问题，如时变，多变量等 60年代始获得长足发展，主要以分析和设计复杂控制系统为目标。 现代控制理论的发展是计算机发展的衍生物。 — 状态空间分析方法 数学工具 — 线性系统与非线性系统、定常系统 与时变系统、多输入—多输出系统等 研究对象 主要研究方向： 人工神经元网络研究等 预测控制 模糊控制 自适应控制 多学科的融汇、贯通 控制器 受控对象 控制量 输入量 输出量 (a) 开环控制系统 控制量 输入量 输出量 (b) 闭环控制系统 反馈元件 ﹢ ﹣ 控制器 受控对象 特点： 缺点： — 最简单的控制方式 ● 系统结构简单、维护容易、成本低、不存在稳定性问题 ● 信号传递没有形成闭合回路 ● 输出量不能对控制量产生 影响。 ?● 控制精度不高 ?● 系统抗干扰能力差 ?● 对元器件的要求 比较高 控制量 输入量 输出量 (b) 闭环控制系统 反馈元件 ﹢ ﹣ 控制器 受控对象 控制器 受控对象 控制量 输入量 输出量 (a) 开环控制系统 — 反馈控制系统 l???反馈通路 负反馈与正反馈 控制系统一般采用负反馈 l??信号传递形成一个闭合回路 输入量与反馈量之差称为偏差信号 控制量 输入量 输出量 (b) 闭环控制系统 反馈元件 ﹢ ﹣ 控制器 受控对象 控制器 受控对象 控制量 输入量 输出量 (a) 开环控制系统 4.1 自动控制系统的组成及定义 以自动化实验室水槽液位控制系统为例： 给定 流量1 液位1 液位2 微机式调节器 调节阀 水槽1 水槽2 变送器1 ﹣ 设定值 r ﹣ 控制器 执行器 被控对象 测量、变送 扰动 f 被控变量 y 反馈量 z 自动控制系统的基本结构 偏差 e 控制变量 u 被控对象 控制量 设定值（给定值） 设定值 r ﹣ 控制器 执行器 被