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自动控制原理简明教程课件;本门课程的性质:;

成绩组成：

期末考试占70%，平时成绩占30%

先修基础：

拉普拉斯变换、高等数学、大学物理、积分变换、电路、数字电子技术、模拟电子技术

请按时到课！

TelEmail：;第1章控制系统导论;1.1引言

1.2自动控制系统的组成

1.3开环控制系统和闭环控制系统

1.4自动控制系统的应用实例

1.5自动控制系统的分类

1.6对自动控制系统的基本要求

1.7自动控制理论发展简史

;1.1引言;一、控制系统基本概念

1.控制（Control）：根据某种原理或方法，使特定对象（被控对象）的某些物理量（被控量）按照预期规律变化的操纵过程。

2.人工控制（ManualControl）：由人直接或间接操作执行装置的控制方式。;人工控制的例子

示例——水池水位控制

人工控制;人眼：观察水池的实际水位；测量（测量反馈机构）

人脑：记住水位的期望值；比较水池的期望值-实际值；（比较机构）、控制

人手：调节进水阀门的开度，执行控制作用。执行（执行机构）

是一个反复观察测量、比较、调整执行的过程，力图将水池水位的期望值与实际值之间的差值减为0。;3.自动控制（AutomaticControl）：是指在没有人直接参与的情况下，利用自动控制装置（或称为控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（统称为被控对象）的某个工作状态或参数（称为被控量）自动地按照预定的规律运行。

;自动控制的例子;电位计+连杆—人脑：记住水位的期望值；

浮子—人眼：观察水池的实际水位；

电位计+连杆—人脑：反映误差（=水位的期望值-实际值）；

电动机—人手：调节进水阀门开度，执行控制作用。

是一个反复观察测量、比较、调整执行的过程，力图将水池水位的期望值与实际值间的差值减为0，即误差为0。;

4.自动控制理论：是研究有关自动控制共同规律的一门技术科学，是自动控制技术的基础理论，根据发展的不同阶段，其内容可分为经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论。;1.2自动控制系统的组成;1.2.1一个典型的反馈控制系统的基本组成部分;被控对象（被控过程）——??称控制对象或受控对象，指需要对它的某个特定的量进行控制的设备或过程。被控对象的输出变量是被控变量，常常记作输出信号或输出量。被控对象除了受到控制作用外，还受到外部扰动作用。

给定元件——其作用是给出与期望的输出相对应的系统输入量，是一类产生系统控制指令的装置。

测量反馈元件——如传感器和测量仪表，感受或测量被控变量的值并把它变换为与输入量同一物理量后，再反馈到输入端以作比较。;比较元件——比较输入信号与反馈信号，以产生反映两者差值的偏差信号。

放大元件——将微弱的信号作线性放大。

校正元件——也叫补偿元件，它是按某种函数规律变换控制信号，以利于改善系统的动态品质或静态性能。

执行元件——根据偏差信号的性质执行相应的控制作用，以便使被控制量按期望值变化。如电动机、气动控制阀等。;自动控制系统：是由被控对象和自动控制装置按一定方式联结起来的，以完成某种自动控制任务的有机整体。

输入信号r(t)：系统的输入信号是指参考输入，又称给定量或给定值，它是控制着输出量变化规律的指令信号。

输出信号c(t)：系统的输出信号是指被控对象中要求按一定规律变化的物理量，又称被控量，它与输入量之间保持一定的函数关系。;反馈信号：由系统（或元件）输出端取出并反向送回系统（或元件）输入端的信号称为反馈信号。反馈分为主反馈b(t)和局部反馈。

偏差信号e(t)：它是指参考输入与主反馈信号之差。偏差信号简称偏差。e(t)=r(t)-b(t)

误差信号：它是指系统输出量的期望值与实际值之差，简称误差。在单位反馈情况下，误差值也就是偏差值，二者是相等的。

扰动信号f(t)：简称扰动或干扰，是除控制信号以外,对系统的输出有影响的信号。扰动是不希望的输入信号。;5锅炉液位控制系统P9

e(t)=r(t)-b(t)

炉温控制系统的理想温度由电压ur给出，热电偶检测箱温输出电压uf，偏差电压ue=ur-uf，经电压和功率放大后控制电机的速度和转向，从而改变调压器滑动触头的位置，改变炉温控制系统的外施电压达到恒定炉温的目的。

电动机—人手：调节进水阀门开度，执行控制作用。

信号从输入端沿箭头方向到达输出端的传输通道称前向通路，系统输出量经测量元件反馈到输入端的传输通道称主反馈通路。

在单位反馈情况下，误差值也就是偏差值，二者是相等的。

离散系统：该类系统在信号传递过程中有一处或多处的信号是脉冲序列或数字编码。

被控对象