上海交大 自动控制原理 课件 1-1 导论h.ppt

1,《自动控制原理》,上海交通大学电信学院 韩 正 之 zzhan@sjtu.edu.cn,2,开场白,1. 关于教师：韩正之，博士、教授、博士生导师 研究兴趣：非线性控制、智能控制、网络控制 2. 关于教材：《工程控制基础》田作华等编著，清华大学出版社版（07版） 3. 关于教学内容：经典控制理论。概述、模型、分析、设计 4. 关于教学方法：传统式：讲授、实验、练习、考试 。控制式：反馈，Interactivity,3,,,,,1. 自动控制 控制：使被控者按照控制者的愿望行事。 自动控制：运行过程中不需要人参与的控制。 自动：man-free，human-free,准确叙述：是指机器设备在没有人直接参与的情况下，经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制实现预期的目标。,第一章 导论,自动化（Automation 或 Automatization）,1.1 引言,一。控制和控制系统,4,2. 自动控制系统 为了实现控制目的，由相互制约的各部分按一定规律组成的具有特定功能的整体。 3. 自动控制系统的基本结构和组成 1）控制目标（输入信号）2）控制器 3）控制（执行）信号 4）控制对象 5）输出信号,1.1 引言,5,1.1 引言,1。一个例子 a.温控系统——人工控制,二。控制系统的结构：开环系统和闭环系统,控制系统，但不是自动控制系统！,6,例1. b.温控系统——自动（时间）控制,1.1 引言,自动控制系统，信号顺序传递，因果关系确定。自动开环控制系统！,7,例1. c.温控系统——自动(反馈)控制,1.1 引言,自动控制系统，存在信号环路，互为因果关系。自动闭环控制系统！,8,1.1 引言,开环（控制）系统 闭环系统,偏差信号=输入信号-反馈信号,9,三、 自动控制的发展历史 古代：指南车,导 论,10,近代：1788年英国Watt发明的控制蒸汽机速度的离心式调速器,导 论,11,现代：1913年美国建成最早的汽车装配流水线,,现代：1952年美国MIT研制出第一台数控机床,导 论,12,注塑机,自动搬运车,4. 自动控制系统（应用举例）,13,机器人足球比赛,4. 自动控制系统（应用举例）,月球车,14,1-2 自动控制原理与系统分类,一、反馈控制原理 产生偏差、利用偏差、修正偏差 注意：反馈系统必定存在信号回路。 Weiner认为反馈原理是自然界运行的基本原则之一。,15,1.2 自动控制原理与系统分类,二、控制系统分类 例：温度控制系统,16,1.2 自动控制原理与系统分类,程序控制系统,17,1.2 自动控制原理与系统分类,随动控制系统,,18,1。典型的反馈控制系统的结构图,1.2自动控制原理与系统分类,,19,1）恒值控制系统 特点：输出信号跟踪一个恒定的数值。工业生产中的位置系统、恒值等自动控制系统都属于这一类型。 2）过程控制系统（程序控制系统） 特点：输出信号跟踪一个已知的函数。系统的控制过程 按预定的程序进行，要求被控量能迅速准确地复现输入，如化工中的压力、温度、流量控制。 3）随动控制系统 特点：输入信号是一个未知函数。要求控制系统的输出量跟随输入信号变化。,1.2 自动控制原理与系统分类,2。按系统的控制作用来分类,20,1）开环控制系统 特点：信号顺序传递。控制按照预定规律进行。 简单，精度差。 2）闭环控制系统 特点：存在信号回路。控制根据误差进行。 精度高，容易产生震荡。,1.2 自动控制原理与系统分类,3。按信号的传递来分类,21,1）连续控制系统 特点：信号为时间的连续函数。 例如火炮系统 2）离散控制系统 特点：信号为序列。 例如计算机控制系统。,1.2 自动控制原理与系统分类,4。按信号的特点来分类,22,1）线性控制系统 特点：系统满足叠加原理。 简单，精度差。 2）非线性控制系统 特点：系统不满足叠加原理。 精度高，设计困难。,1.2 自动控制原理与系统分类,5。按系统的性质来分类,23,三、控制理论的分类 1、经典控制理论 研究的主要对象是单输入、单输出——单变量系统。 如：调节电压改变电机的速度；调整方向盘改变汽车 的运动轨迹等。 2、现代控制理论 研究的主要对象是多输入、多输出——多变量系统。 如: 汽车看成是一个具有两个输入（驾驶盘和加速踏 板）和两个输出（方向和速度）的控制系统。,1.2 自动控制原理与系统分类,24,开环控制与闭环控制，反馈控制原理 控制系统基本结构 三种基本控制问题 线性控制系统 作业：A-4,第一章小结,