北航自控原理课件7(英文版)
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《自动控制原理》部分中英文词汇对照表(英文解释)
《自动控制原理》部分中英文词汇对照表
A
Acceleration 加速度
Angle of departure分离角
Asymptotic stability渐近稳定性Automation自动化
Auxiliary equation辅助方程
B
Backlash间隙
Bandwidth带宽
Block diagram方框图
Bode diagram波特图
C
Cauchy’s theorem高斯定理Characteristic equation特征方程Closed-loop control system闭环控制系统Constant常数
Control system控制系统
Controllability可控性
Critical damping临界阻尼
D
Damping constant阻尼常数
Damping ratio阻尼比
DC control system直流控制系统
Dead zone死区
Delay time延迟时间
Derivative control 微分控制
Differential equations微分方程
Digital computer compensator数字补偿器Dominant poles主导极点
Dynamic equations动态方程
E
Error coefficients误差系数
Error transfer function误差传递函数
F
Feedback反馈Feedback compensation反馈补偿
Feedback control systems反馈控制系统Feedback signal反馈信号
自动控制原理课件
6
自动控制：自动控制，就是在没有人直接参与的情况下，利用外加
的设备或装置（控制装置），使机器、设备或生产过程（控制对象） 的某个工作状态或参数（被控量）自动地按照预定的规律运行。 自动控制系统：是指能够对被控对象的工作状态进行自动控制的系统。 它是控制对象以及参与实现其被控制量自动控制的装置或元部件的组
自动控制原理
(Automatic Control Theory)
华中科技大学控制系：樊 慧津
学时： 48+8/3.5 考试：闭卷考试 参考书目： 1. 王敏，秦肖臻编 自动控制原理。 北京：化学工业出版社， 2003 2. 孙德宝主编。自动控制原理。 北京：化学工业出版社， 2002 3. 胡寿松主编。自动控制原理。第三版。 北京：国防工业出版社，1994 4. 王划一主编。自动控制原理。 北京：国防工业出版社， 2001
实验安排
4周（332/322），8，11周（620）南一楼
0401-0402班 周一（11-12）
0403-0404班 周四（11-12）
4周（332/322），7，11周（620）南一楼
0405-0406班 周二（9-10） 0407-0408班 周二（11-12） 14周 计算中心四楼401机房 0401-0408班 周五（1-2）
10
反馈的概念
反馈：把输出量送回到系统的输入端并与输入信号比较的 过程。若反馈信号是与输入信号相减而使偏差值越来越 小，则称为负反馈；反之，则称为正反馈。显然，负反 馈控制是一个利用偏差进行控制并最后消除偏差的过程， 又称偏差控制。同时，由于有反馈的存在，整个控制过 程是闭合的，故也称为闭环控制。
自动控制原理ppt7.4
例 已知差分方程 c(k-2)-5c(k-1)+6c(k) = r(k) 式中r(k)=1(k),试求c(k) -2C(z)-5z-1C(z)+6C(z)= z 解： 对差分方程求Z变换 z z–1 z3 z2/6 C(z)=(z–1)(6z2-5z+1) = (z-1)(z-1/2)(z-1/3) z3 /6 0.5z - 0.5z - z /6 = 5 z+ 1 )(z–1) = z–1 z-1/2 z-1/3 (z26 6 求z反变换得： 1 )k+ 1 ( 1 )k c(kT)=0.5-0.5( 2 6 3
f(k) … △f(k) ▽f(k)
=△差分又分为前向 [f (k+1) -f(k)] 二阶后向差分定义为： 0 k-1 k k+1 t =▽2f (k+1) ▽[▽f(k)] △ f (k) = -△f(k) 差分和后向差分。 =f (k+2) -2f(k+1)+f(k)=▽f (k) -▽nf(k-1)]s △ f =1 =▽ [f(k)- f(k-1)] 一阶前向差分定义为： n阶后向差分定义为： 令：T(k)=
n阶前向差分定义为： ▽ f(k-1) △f (k)▽nf (k) = ▽n-1(k) △n-1f (k+1) -△n-1f(k) = (k+1) – f f(k)=f(k)-2f(k-1)+f(k-2)
f(k) … △f(k) ▽f(k)
=△差分又分为前向 [f (k+1) -f(k)] 二阶后向差分定义为： 0 k-1 k k+1 t =▽2f (k+1) ▽[▽f(k)] △ f (k) = -△f(k) 差分和后向差分。 =f (k+2) -2f(k+1)+f(k)=▽f (k) -▽nf(k-1)]s △ f =1 =▽ [f(k)- f(k-1)] 一阶前向差分定义为： n阶后向差分定义为： 令：T(k)=
n阶前向差分定义为： ▽ f(k-1) △f (k)▽nf (k) = ▽n-1(k) △n-1f (k+1) -△n-1f(k) = (k+1) – f f(k)=f(k)-2f(k-1)+f(k-2)
自动控制原理第七版
自动控制原理第七版
自动控制原理是工程学科之一，是学习技术控制系统的基础。此原理应用于不同种类
的系统，如复杂机械系统、电子系统和化学反应系统等。由于自动控制原理在工程领域应
用广泛，已成为工程技术人员书写论文和发表书籍的热门标题。
自动控制原理第七版收集了一系列中文实际案例，让学生能够更好地理解控制原理在
实践中的应用和实现方法。它集中讨论了以下内容：周期控制、此系统的分析、参数估算、响应跟踪、非线性系统、反馈控制理论、模糊控制、滤波和数据处理等。
此外，本书还深入讨论了自动控制原理的概念，重点讨论了例如稳定性、相位，特性、特性分析、可靠度等，并以前所未有的学术深度、规范的实践性，强调了自动控制在不同
应用场景中的实施重要性。
同时，本书分析了复杂系统中常用的控制途径、参考方法，尤其是基于笛卡尔空间反
馈控制理论，以此拓展了自动控制技术的应用范围。本书还重点介绍了模型识别技术，分
析现代控制理论对控制系统调节的成功应用，以及未来控制理论的潜力。
总之，自动控制原理第七版是一本针对工程技术人员的学习参考书，传达了一组自动
控制的基本知识，提供了深入学习自动控制方法及应用的重要依据。
北航自动控制原理-课件(全网八章最完整版)
定义：通常将系统受到给定值或干扰信号作用后， 控制被控量变化的全过程称为系统的动态过程。
工程上常从稳、快、准三个方面来评价控制系统。
稳： 指动态过程的平稳性。
快： 指动态过程的快速性。 准： 指动态过程的最终精度。
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稳：
指动态过程的平稳性
控制系统动态过程曲线
如上图所示，系统在外力作用下，输出逐渐与期望值一致，则 系统是稳定的，如曲线①所示；反之，输出如曲线②所示，则 系统是不稳定的。
第一章 自动控制的一般概念
1-1 自动控制的任务 1-２自动控制的基本方式 1-３对控制系统的性能要求
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1-1 自动控制的任务
通常，在自动控制技术中，把工作的机器设备 称为被控对象，把表征这些机器设备工作状态 的物理参量称为被控量，而对这些物理参量的 要求值称为给定值或希望值（或参考输入）。 则控制的任务可概括为：使被控对象的被控量 等于给定值。
俯仰角控制系统原理方框图
四、复合控制
复合控制就是开环控制和闭环控制相结合的一种控制。实质 上，它是在闭环控制回路的基础上，附加了一个输入信号或 扰动作用的顺馈通路，来提高系统的控制精度。 补偿装置
R 控制装置
被控对象
C
—
a.按输入作用补偿
补偿装置
R 控制装置
n C
被控对象
自动控制理论(双语)
1) linear systems versus Nonlinear systems. 2) Time-invariant systems vs. Time-varying systems. 3) Continuous systems vs. Discrete (data) systems. 4) Constant input modulation vs. Servo control systems.
* Operating principle…… * Feedback control…… Figure 1.1
Chapter 1 Introduction
Another example of the water-level control is shown in figure 1.2. * Operating principle…… * Feedback control……
x x1 x3 + + e x2
Signal (variable)
xxx
Components (devices)
Adders (comparison) e =x 1+ x3 -x 2
Fig. 1.7
Example:
Chapter 1 Introduction
For the Fig.1.1, The water level control system:
* Operating principle…… * Feedback control…… Figure 1.1
Chapter 1 Introduction
Another example of the water-level control is shown in figure 1.2. * Operating principle…… * Feedback control……
x x1 x3 + + e x2
Signal (variable)
xxx
Components (devices)
Adders (comparison) e =x 1+ x3 -x 2
Fig. 1.7
Example:
Chapter 1 Introduction
For the Fig.1.1, The water level control system:
北航自控原理课件8(英文版)
( ) T ( j )
The ratio of the amplitude of steady state output of a LTI system excited by sinusoidal signal and the amplitude of input is called the amplitude frequency characteristic, and the phase difference between output and input is called the phase frequency characteristic. The frequency response(characteristic) can be defined as： The complex ratio of steady part of output and input when a LTI system excited by the sinusoidal signal, is called the frequency characteristic.
(
n
[0.10 0.2
0.3 0.4
0.6 0.8 1]
(5) Differential component
G( s) s
G( s) s 1
G( j ) j e
j
自动控制原理PPT课件
（本质非线性和可线性化的非线性）
• 单变量系统（SISO） •多变量系统（MIMO）
1.5 对自动控制系统的基本要求
控制系统设计的基本要求
基本要求
（1） 完成设计功能（样机） （2）性能指标要求 （3）市场及性价比
复现输入信号的 能力
抗干扰的能力
1.5 对自动控制系统的基本要求
控制系统设计的基本要求 （1） 完成设计功能（样机）
开环控制 •按扰动控制
利用可测量的扰动量，产生 一种补偿补偿作用，以减小 或抵消扰动对输出的影响
1.3 开环控制和闭环控制
开环控制
输入 控制器
输出 对象
特点：传递具有单向性，控制作用直接由系统的输入产生 结果：控制结构简单，成本低；
控制精度完全由元件性能决定； 抗干扰性差
1.3 开环控制和闭环控制
基本要求: （2）性能指标要求 （3）市场及性价比
稳定性 快速性 准确性
1.5 自动控制系统的基本要求
控制系统的要求
控制系统不可能完全 复现输入信号
RC电路中，电容电 压不能突变，为什么
快速性：动态性能指标描述 准确性：用稳态误差描述 稳定性：系统受扰动后能否正常工作
1.5 自动控制系统的基本要求
微积分、微分方程 复变函数、积分变换（拉氏变换） 电路、理想放大器电路
1.1 控制技术的发展及应用
• 单变量系统（SISO） •多变量系统（MIMO）
1.5 对自动控制系统的基本要求
控制系统设计的基本要求
基本要求
（1） 完成设计功能（样机） （2）性能指标要求 （3）市场及性价比
复现输入信号的 能力
抗干扰的能力
1.5 对自动控制系统的基本要求
控制系统设计的基本要求 （1） 完成设计功能（样机）
开环控制 •按扰动控制
利用可测量的扰动量，产生 一种补偿补偿作用，以减小 或抵消扰动对输出的影响
1.3 开环控制和闭环控制
开环控制
输入 控制器
输出 对象
特点：传递具有单向性，控制作用直接由系统的输入产生 结果：控制结构简单，成本低；
控制精度完全由元件性能决定； 抗干扰性差
1.3 开环控制和闭环控制
基本要求: （2）性能指标要求 （3）市场及性价比
稳定性 快速性 准确性
1.5 自动控制系统的基本要求
控制系统的要求
控制系统不可能完全 复现输入信号
RC电路中，电容电 压不能突变，为什么
快速性：动态性能指标描述 准确性：用稳态误差描述 稳定性：系统受扰动后能否正常工作
1.5 自动控制系统的基本要求
微积分、微分方程 复变函数、积分变换（拉氏变换） 电路、理想放大器电路
1.1 控制技术的发展及应用
航空发动机控制系统ppt
液压机械式及气动机械式燃油控制器
液压机械式控制器
计算是由凸轮、杠杆、滚轮、弹簧、活门等机械元 件组合实现的，由液压油源作为伺服油（控制油） 计算则是由薄膜、膜盒、连杆等气动、机械元件组 合进行的，使用压气机空气作为伺服介质 低压燃油泵，加热器，主油泵，燃油滤，燃油控制 器，流量传感器，燃油／滑油热交换器，增压泄油 活门，燃油总管，喷油嘴
8.1.3 基本概念
为了得到最有利的发动机工作状态，最好能同时调 节尽可能多的工作参数
例如转速，涡轮前燃气总温，通过发动机的空气流量， 燃烧室的余气系数等 但这要求在发动机上安装大量的传感器和调节器，从而 使发动机的结构和使用变得很复杂
通常是尽可能将被控参数的数目减少，即只调节决 定发动机工作状态的最基本的参数
开环控制系统特点
控制器和发动机同是感受外界的干扰量
只要干扰量发生变化，控制器就相应地改变可控变量qmf， 以 补偿干扰量f对发动机所引起的被控参数n的变化，从而保持被 控参数不变 这种控制系统的控制工作原理为补偿原理。
这种控制系统控制及时，滞后较小，但由于不能感受所有的 干扰量，故控制不太准确
主油泵
燃油控制器
燃油／滑油热交换器
课件：自动控制原理_第7章_5
0 -20
-200°
非线性系统不稳定 不产生自持振荡
G( j)
1 A N (A)
-160° -120° -80°
13
（3）
dB
20 lg 1 40 N ( A) 20
20lg G( j)
0
a点对应自持振荡
G( j)
b
1
a
A N (A)
不稳定区域
-20 -200°
-160°
-120°
-80°
14
死区特性的负倒描述函数为
1
1
N ( A)
k
2k
arcsin
a
a
AA
1
a A
2
A a
当 A a 时， 1 N ( A)
当 A 时， 1 1 N (A) k
24
死区特性的负倒描述函数曲线在Nyquist图中是
负实轴上
,
1 k
区段。
振幅
A
的增大方向自左
向右。 如下图所示。
7.6 非线性系统的描述函数分析
本节主要研究下列内容： 非线性系统的稳定性，系统是否产生自持振荡； 如何确定自持振荡的振幅和频率。
1
7.6.1 非线性系统的稳定性分析
r
e N(A) x G(s)
c
-
非线性系统产生自持振荡的必要条件为：
-200°
非线性系统不稳定 不产生自持振荡
G( j)
1 A N (A)
-160° -120° -80°
13
（3）
dB
20 lg 1 40 N ( A) 20
20lg G( j)
0
a点对应自持振荡
G( j)
b
1
a
A N (A)
不稳定区域
-20 -200°
-160°
-120°
-80°
14
死区特性的负倒描述函数为
1
1
N ( A)
k
2k
arcsin
a
a
AA
1
a A
2
A a
当 A a 时， 1 N ( A)
当 A 时， 1 1 N (A) k
24
死区特性的负倒描述函数曲线在Nyquist图中是
负实轴上
,
1 k
区段。
振幅
A
的增大方向自左
向右。 如下图所示。
7.6 非线性系统的描述函数分析
本节主要研究下列内容： 非线性系统的稳定性，系统是否产生自持振荡； 如何确定自持振荡的振幅和频率。
1
7.6.1 非线性系统的稳定性分析
r
e N(A) x G(s)
c
-
非线性系统产生自持振荡的必要条件为：
北航通信电路原理课件ch074.
《通信电路原理》--北航06年
3
7.5.3 实验用集成锁相环NE565电路分析
集成锁相环NE565介绍（电路：P458）
Friday, June 28, 2019
《通信电路原理》--北航06年
4
7.5.4 数字锁相环
参考：《锁相环设计、仿真与应用（英）》（LPLL和DPLL 可仿真到五阶）。
锁相环路可分为LPLL、 DPLL 和 ADPLL三类。
Friday, June 28, 2019
《通信电路原理》--北航06年
7
7.5.4 数字锁相环（续3）
完全数字环 all-digital PLL（ADPLL）： •完全数字环ADPLL是全部由数字方块构成的； •完全数字环ADPLL的类型很多，下面仅介绍仿真中用的 各类数字方块；
•鉴相器PD是采用 the EXOR gate 或 the edge-triggered JK flipflop； •环路滤波器在仿真中总是采用K-Counter； •振荡器可采用Increment/Decrement Counter。
数字锁相环路有如下特点：
1、全部或部分采用数字电路。受干扰的影响比模拟电路小， 使工作的可靠性提高。
2、易于采用大规模集成电路。
3、在全数字锁相环路中，时钟源通常不直接受控，这将有 利于提高环路的性能。
4、应用全数字锁相环路，在一定范围内可以消除类似于模 拟锁相环路中压控振荡器控制特性的非线性、环路滤波器 传输函数的不稳定等的影响，从而改善锁相环路的性能。
自控原理课件ppt
通过减小系统的纯滞后时 间和减小系统的放大系数 来实现。
快速性分析
通过系统的动态响应曲线 和调节时间来评估快速性 。
准确性
控制精度
系统输出与设定值之间的 误差大小。
误差消除
通过减小系统误差和提高 系统增益来提高控制精度 。
准确性分析
通过系统的误差曲线和误 差系数来评估准确性。
04
自动控制系统设计
。
03
自动控制系统的性能指标
稳定性
稳定系统
稳定性分析
系统在受到扰动后能够回到原始状态 的能力。
通过频率域和时域分析方法，分析系 统的稳定性。
稳定性的判断
通过系统极点位置和系统的动态响应 特性来判断。
快速性
01Hale Waihona Puke Baidu
02
03
快速响应
系统在设定点发生改变时 ，能够迅速达到新的平衡 状态的能力。
快速性的提高
控制器设计
根据系统模型和性能要求，设计合 适的控制器，以满足系统性能要求 。
系统仿真
通过仿真实验，验证系统设计的正 确性和有效性。
系统实现
选择合适的硬件和软件
01
根据系统结构和性能要求，选择合适的硬件和软件，以满足系
统实现的需求。
系统集成与调试
02
将各个部分集成在一起，进行系统调试，确保系统能够正常工
快速性分析
通过系统的动态响应曲线 和调节时间来评估快速性 。
准确性
控制精度
系统输出与设定值之间的 误差大小。
误差消除
通过减小系统误差和提高 系统增益来提高控制精度 。
准确性分析
通过系统的误差曲线和误 差系数来评估准确性。
04
自动控制系统设计
。
03
自动控制系统的性能指标
稳定性
稳定系统
稳定性分析
系统在受到扰动后能够回到原始状态 的能力。
通过频率域和时域分析方法，分析系 统的稳定性。
稳定性的判断
通过系统极点位置和系统的动态响应 特性来判断。
快速性
01Hale Waihona Puke Baidu
02
03
快速响应
系统在设定点发生改变时 ，能够迅速达到新的平衡 状态的能力。
快速性的提高
控制器设计
根据系统模型和性能要求，设计合 适的控制器，以满足系统性能要求 。
系统仿真
通过仿真实验，验证系统设计的正 确性和有效性。
系统实现
选择合适的硬件和软件
01
根据系统结构和性能要求，选择合适的硬件和软件，以满足系
统实现的需求。
系统集成与调试
02
将各个部分集成在一起，进行系统调试，确保系统能够正常工
自动控制原理ch7(本1)——1
* n =0 n =0 ∞ ∞
部分分式法仅适用于E(z)为z的有理分式的情况。
方法2 长除法（幂级数法）
对照：E ( z ) =
∑ e(nT ) z
n =0 ∞ n =0
∞
−n
= e(0) + e(T ) z −1 + e(2T ) z −2 + e(3T ) z −3 +
e* (t ) = ∑ e(nT )δ (t − nT ) = e(0)δ (t ) + e(T )δ (t − T ) + e(2T )δ (t − 2T ) + e(3T )δ (t − 3T ) +
− at
归纳解题思
3） 留数计算法
n
r −1 z ⎤⎫ ri z ⎤ n ⎧ 1 di ⎡ ⎡ = − s s X ( s ) X ( z ) = ∑ res ⎢ X ( si ) i) ri −1 ⎢( sT0 ⎥ ⎬ siT0 ⎥ ∑ ⎨ z − e ⎦ ⎭ s = si z − e ⎦ i =1 ⎩ (ri −1)! ds ⎣ ⎣ i =1
e(nT + ∆t ) = e(nT )
0 < ∆t < T
常值外推
从输出特性上可见，零阶保持器具有时间滞后特性。
δ(t)
零阶保持
g h (t ) = 1(t ) − 1(t − T )
部分分式法仅适用于E(z)为z的有理分式的情况。
方法2 长除法（幂级数法）
对照：E ( z ) =
∑ e(nT ) z
n =0 ∞ n =0
∞
−n
= e(0) + e(T ) z −1 + e(2T ) z −2 + e(3T ) z −3 +
e* (t ) = ∑ e(nT )δ (t − nT ) = e(0)δ (t ) + e(T )δ (t − T ) + e(2T )δ (t − 2T ) + e(3T )δ (t − 3T ) +
− at
归纳解题思
3） 留数计算法
n
r −1 z ⎤⎫ ri z ⎤ n ⎧ 1 di ⎡ ⎡ = − s s X ( s ) X ( z ) = ∑ res ⎢ X ( si ) i) ri −1 ⎢( sT0 ⎥ ⎬ siT0 ⎥ ∑ ⎨ z − e ⎦ ⎭ s = si z − e ⎦ i =1 ⎩ (ri −1)! ds ⎣ ⎣ i =1
e(nT + ∆t ) = e(nT )
0 < ∆t < T
常值外推
从输出特性上可见，零阶保持器具有时间滞后特性。
δ(t)
零阶保持
g h (t ) = 1(t ) − 1(t − T )
北航机械设计基础 Chapter 7
工作原理 传动比 形式 特性
BACK
工作原理
两轮径向加压紧力——Q 接触点正压力——N 主动轮1转动时，从动轮上产生向运动方 向的摩擦力——Ff 当 F f fN F 时，从动轮旋转，F由Q， f确定 BACK
传动比
n1 D2 i n2 D1
BACK
形式
圆柱平摩擦轮 圆柱槽摩擦轮 圆锥摩擦轮 变速摩擦轮
斜齿 人字齿
两轴不平行——（空间齿轮机构）
相交——圆锥齿轮
直齿 曲齿
交错——蜗杆蜗轮、螺旋齿轮
BACK
BACK
BACK
BACK
BACK
传动比
BACK
定轴轮系的应用
可获得较大的传动比 可获得较大的轴间距离 可获得变速传动 可获得输出轴不同的转向
BACK
BACK
BACK
工作原理 类型 特点 旋向 主要参数和几何尺寸 材料和结构 BACK
工作原理
由蜗杆和蜗轮组成 传递交错轴之间的 运动和动力 o 通常交错角为90 蜗杆为主动件 BACK
分类
蜗杆的形状
圆柱蜗杆 圆弧面蜗杆
螺旋面形状
阿基米德蜗杆 渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆
蜗杆头数
单头蜗杆 多头蜗杆（1、2、4、6）
BACK
材料和结构
BACK
工作原理
两轮径向加压紧力——Q 接触点正压力——N 主动轮1转动时，从动轮上产生向运动方 向的摩擦力——Ff 当 F f fN F 时，从动轮旋转，F由Q， f确定 BACK
传动比
n1 D2 i n2 D1
BACK
形式
圆柱平摩擦轮 圆柱槽摩擦轮 圆锥摩擦轮 变速摩擦轮
斜齿 人字齿
两轴不平行——（空间齿轮机构）
相交——圆锥齿轮
直齿 曲齿
交错——蜗杆蜗轮、螺旋齿轮
BACK
BACK
BACK
BACK
BACK
传动比
BACK
定轴轮系的应用
可获得较大的传动比 可获得较大的轴间距离 可获得变速传动 可获得输出轴不同的转向
BACK
BACK
BACK
工作原理 类型 特点 旋向 主要参数和几何尺寸 材料和结构 BACK
工作原理
由蜗杆和蜗轮组成 传递交错轴之间的 运动和动力 o 通常交错角为90 蜗杆为主动件 BACK
分类
蜗杆的形状
圆柱蜗杆 圆弧面蜗杆
螺旋面形状
阿基米德蜗杆 渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆
蜗杆头数
单头蜗杆 多头蜗杆（1、2、4、6）
BACK
材料和结构
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