对控制系统的性能要求和本课程的任务
计算机控制系统性能分析
南京邮电大学自动化学院实验报告课程名称：计算机控制系统实验名称：计算机控制系统性能分析所在专业：自动化学生姓名：**班级学号：B************: ***2013 /2014 学年第二学期实验一：计算机控制系统性能分析一、 实验目的：1.建立计算机控制系统的数学模型；2.掌握判别计算机控制系统稳定性的一般方法3.观察控制系统的时域响应，记录其时域性能指标；4.掌握计算机控制系统时间响应分析的一般方法；5.掌握计算机控制系统频率响应曲线的一般绘制方法。
二、 实验内容：考虑如图1所示的计算机控制系统图1 计算机控制系统1. 系统稳定性分析(1) 首先分析该计算机控制系统的稳定性，讨论令系统稳定的K 的取值范围； 解:G1=tf([1],[1 1 0]);G=c2d(G1,0.01,'zoh');//求系统脉冲传递函数 rlocus(G);//绘制系统根轨迹Root LocusReal AxisI m a g i n a r y A x i s-7-6-5-4-3-2-1012-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.5将图片放大得到0.750.80.850.90.9511.051.11.151.21.25-0.15-0.1-0.050.050.10.15Root LocusReal AxisI m a g i n a r y A x i sZ 平面的临界放大系数由根轨迹与单位圆的交点求得。
放大图片分析： [k,poles]=rlocfind(G)Select a point in the graphics window selected_point = 0.9905 + 0.1385i k =193.6417 poles =0.9902 + 0.1385i 0.9902 - 0.1385i 得到0<K<193(2) 假设不考虑采样开关和零阶保持器的影响，即看作一连续系统，讨论令系统稳定的K 的取值范围； 解：G1=tf([1],[1 1 0]); rlocus(G1);-1.2-1-0.8-0.6-0.4-0.200.2-0.8-0.6-0.4-0.20.20.40.60.8Root LocusReal AxisI m a g i n a r y A x i s由图片分析可得，根轨迹在S 平面左半面，系统是恒稳定的，所以： 0<K<∞(3) 分析导致上述两种情况下K 取值范围差异的原因。
分析控制系统的课程设计
分析控制系统的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解控制系统的基本概念，掌握控制系统的主要组成部分；2. 学生能掌握控制系统的数学模型，了解不同类型的控制系统及其特点；3. 学生能描述控制系统的性能指标，并运用相关公式进行计算。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析控制系统的动态行为，进行系统稳定性分析；2. 学生能够设计简单的控制系统，并通过仿真软件进行模拟实验；3. 学生能够通过团队合作，完成控制系统的实际问题分析和解决方案设计。
情感态度价值观目标：1. 学生对控制系统产生兴趣，培养主动探究和解决问题的热情；2. 学生在课程学习中，培养严谨的科学态度和良好的团队合作精神；3. 学生能够认识到控制系统在现代科技领域的重要作用，增强国家使命感和社会责任感。
课程性质分析：本课程属于自动化、电气工程及其自动化等相关专业的基础课程，旨在帮助学生建立控制系统的基础知识体系，培养学生解决实际问题的能力。
学生特点分析：学生处于大学二年级阶段，已具备一定的数学和工程基础，具有较强的逻辑思维能力和动手能力。
教学要求：1. 教学内容与实际应用紧密结合，注重培养学生的实践能力；2. 采用启发式教学，引导学生主动思考、探索问题；3. 强化团队合作，培养学生沟通协调能力。
二、教学内容1. 控制系统基本概念：控制系统定义、开环与闭环控制系统、控制系统的分类；2. 控制系统的数学模型：线性微分方程、传递函数、状态空间表达式；3. 控制系统的性能指标：稳定性、稳态误差、动态性能；4. 控制系统分析方法：时域分析法、频域分析法、根轨迹法；5. 控制系统设计：PID控制器设计、状态反馈控制器设计、观测器设计；6. 控制系统仿真实验：使用MATLAB/Simulink软件进行控制系统仿真。
教学大纲安排：第1周：控制系统基本概念及分类；第2周：数学模型及传递函数；第3周：控制系统的稳定性分析；第4周：控制系统的稳态误差分析；第5周：控制系统的动态性能分析；第6周：控制系统分析方法及应用；第7周：控制系统设计方法；第8周：控制系统仿真实验。
自动控制原理与系统课程标准
《自动控制系统与应用》学习领域（课程）标准课程编号：适用专业：电子信息工程技术应用电子技术机械制造及其自动化课程类别：岗位核心学习领域修课方式：必修教学时数: 64学时一、课程的性质和任务（一）课程定位《自动控制系统与应用》是电子信息工程技术、应用电子技术、机械制造及其自动化等相关专业技术核心课程。
由于自动控制系统与应用在信息化武器装备中得到了广泛的应用，因此，将本课程设置为核心课程，对培养懂技术的指挥人才有着十分重要的作用。
本课程所覆盖的知识面较宽，既有较深入的理论基础知识，也有较广泛的专业背景知识，因而，它在学员知识结构方面将起到加强理论深度和拓展知识广度的积极作用。
（二）学习目标通过《自动控制系统与应用》的学习，使学生掌握以下知识、专业能力、方法能力、社会能力等目标。
1.专业能力目标（1）掌握自动控制原理的基本概念和基本的分析与设计方法；（2）培养利用自动控制的基本理论分析与解决工程实际问题的思维方式和初步能力，（3）掌握自动控制系统分析与设计的一般过程与基本方法。
2．社会能力目标（1）具有较强的口头与书面表达能力、人际沟通能力；（2）具有团队精神和协作精神；（3）具有良好的心理素质和克服困难的能力。
3．方法能力目标（1）能独立制定工作计划并进行实施；（2）具有独立进行分析、设计、实施、评估的能力；（3）具有获取、分析、归纳、交流、使用信息和新技术的能力；（4）具有自学能力、理解能力与表达能力；（5）具有将知识与技术综合运用与转换的能力；（6）具有综合运用知识与技术从事程度教复杂的技术工作的能力。
（三）前导课程本课程的前导课程为《高等数学》、《线性代数》、《数字电路》、《电路分析》、《复变函数与积分变换》和《模拟电子技术基础》等。
（四）后续课程：《现代控制理论》、《机电控制技术》、《PLC与电气控制》等。
二、课程内容标准（一）学习情境划分及学时分配（二）学习情境描述三、课程实施建议（一）课程教学模式1.更新传统的教学方式传统的以教师讲授为主，学生听课为辅的教学模式很难适应现代职业教学的理念，学校的教学设备也难于发挥作用。
第1章--自动控制原理课件
下面从系统特性角度分类。 一、按系统构成元件是否线性分类 1 线性控制系统 由线性元件构成的系统是线性控制系统。或者 说，如果系统满足叠加原理，则称其为线性系统。 2 非线性控制系统 在控制系统中，如果有一个以上的元件具有非 线性，则称这个系统为非线性控制系统。或者说， 如果不能应用叠加原理，则系统是非线性的。 严格地说，绝对的线性控制系统是不存在的。 为了简化，在一定条件下，可以对某些非线性特性 作线性化处理。这样，非线性控制系统就可以近似 为线性控制系统。
22
指出：被控对象、测量元件、比较机构、放大机构 和执行机构 该系统方框图：
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三、方框图的画法： 用方框表示系统中的各个组成部件，在每个 方框中填入它所表示部件的名称或其功能函数的 表达式，而不必画出它们的具体结构。 根据信号在系统中的传递方向，用有向线段 依次把它们连接起来，就得到整个系统的框图。
3
经典控制理论（20世纪60年代以前）：主 要解决单输入单输出问题，所研究的系统多半 是线性定常系统。 现代控制理论：20世纪60年代， 随着高精 度数字计算机的诞生，为解决复杂控制系统提 供了实现上的可能性。现代控制理论涉及多变 量控制系统、最优控制理论、系统辨识与模式 识别、最优估计、自适应控制、自学习控制、 模糊控制、专家系统、神经元及其网络控制等 等。
4
第二节 自动控制系统的一般概念
一、自动控制技术及其应用
1 自动控制： 在没有人直接参与的条件下，通过 控制器使被控对象或过程自动地按 要求的规律运行。 2 自动控制系统： 能够完成自动控制功能的基本体 系，称为自动控制系统。 3 自动控制理论： 分析与综合自动控制系统的理论称 为自动控制理论。 4 应用： 自动控制技术已经应用在工程、军事和科 学技术等各个领域，包括：航空、航天、 航海、冶金、机械、能源、电子、生物、 医疗、化工、石油、建筑等。 5
自动控制系统课程设计
自动控制系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握自动控制系统的基本概念、分类及工作原理，理解并能够描述典型自动控制系统的结构组成。
2. 使学生了解自动控制系统中常用的数学模型，并能够运用这些模型分析系统的性能。
3. 让学生掌握自动控制系统的性能指标及其计算方法，能够评价系统的稳定性、快速性和准确性。
技能目标：1. 培养学生运用数学工具进行自动控制系统建模、分析及设计的能力。
2. 使学生具备使用相关软件（如MATLAB等）进行自动控制系统仿真的技能。
3. 培养学生解决实际自动控制工程问题的能力，提高团队协作和沟通表达能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动控制技术的兴趣和热情，激发他们探索未知、勇于创新的精神。
2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践，养成良好的学习习惯。
3. 增强学生的环保意识，让他们明白自动控制技术在节能、减排等方面的重要作用，提高社会责任感。
本课程针对高年级学生，结合自动控制系统的学科特点，注重理论联系实际，强调知识、技能和情感态度价值观的全面发展。
通过本课程的学习，使学生能够为从事自动控制领域的研究和实际工程应用打下坚实基础。
二、教学内容1. 自动控制系统概述：介绍自动控制系统的基本概念、分类、应用领域，使学生建立整体认识。
教材章节：第一章 自动控制系统导论2. 自动控制系统的数学模型：讲解线性微分方程、传递函数、状态空间等数学模型，以及它们在自动控制系统中的应用。
教材章节：第二章 自动控制系统的数学模型3. 自动控制系统的性能分析：讲解稳定性、快速性、准确性等性能指标，以及相应的计算方法。
教材章节：第三章 自动控制系统的性能分析4. 自动控制系统的设计方法：介绍PID控制、状态反馈控制、最优控制等设计方法，培养学生实际设计能力。
教材章节：第四章 自动控制系统的设计方法5. 自动控制系统仿真：结合MATLAB等软件，讲解自动控制系统仿真的基本方法。
教材章节：第五章 自动控制系统仿真6. 自动控制系统的应用案例分析：分析典型自动控制系统的实际应用案例，提高学生解决实际问题的能力。
自动化专业控制系统综合课程设计
自动化专业控制系统综合课程设计自动化专业是现代工程领域中的一个重要学科，它涉及了工业自动化、机器人技术、控制系统等多个方面。
而控制系统作为自动化领域的核心内容之一，对于自动化专业的学生来说，掌握和熟悉控制系统的设计和实现是至关重要的。
为了培养学生的综合应用能力，自动化专业的课程设置了控制系统综合课程设计。
本次控制系统综合课程设计旨在通过实际案例，让学生将所学的理论知识应用于实践中，提升他们的控制系统设计和实施能力。
本文将以某某工厂的温控系统设计为例，介绍课程设计的主要内容和步骤。
首先，课程设计需要对某某工厂的温控系统进行需求分析。
在这一步骤中，学生需要了解工厂的生产过程和温度控制的要求，明确系统的输入和输出。
通过与实际工作人员的交流或对工厂现场的观察，学生能够获得必要的信息和数据。
接下来，学生需要进行控制策略的设计。
在温控系统中，常见的控制策略包括比例控制、积分控制、微分控制和模糊控制等。
学生可以根据实际需求和所学知识，选择合适的控制策略，并进行相应参数的调整和优化。
然后，学生需要进行控制系统的硬件选型和配置。
在这一步骤中，学生需要选择合适的传感器、执行器和控制器等硬件设备，并进行连接和配置。
同时，学生还需要编写相应的软件代码，实现传感器数据的采集和控制信号的输出。
接着，学生需要进行系统的调试和测试。
在这一过程中，学生需要确保控制系统的稳定性和可靠性。
通过对系统的模拟或实际操作，学生可以验证系统的性能和功能是否满足实际需求，并进行必要的调整和改进。
最后，学生需要对课程设计的结果进行总结和评估。
学生可以根据实际效果和实施过程中的问题，提出相应的改进和优化建议。
同时，学生还可以对自己在课程设计中的学习收获和不足进行反思和总结，以便更好地提升自己的能力和水平。
通过这样的综合课程设计，学生不仅可以将所学的理论知识应用于实践中，还可以培养自己的团队合作能力和解决问题的能力。
同时，学生还可以体验到真实工程项目的流程和挑战，为将来的工作做好准备。
数控机床控制系统安装与调试课程标准
《数控机床控制系统安装与调试》课程标准一、课程基本信息二、课程性质和任务《数控机床控制系统安装与调试》课程，是“数控设备应用与维护”三年制高职专业的一门专业核心课程。
理实一体化教学，教学时数为80学时，5学分。
本课程标准是依据该专业的人才培养目标和数控机床装调维修工岗位群的任职要求（国家职业标准：数控机床装调维修工）而设置的。
课程应依托常州、无锡、苏州地区高精数控技术应用企业集群的优势，在现有校企深度合作的基础上，探索“工学结合”人才培养模式，构建与之相应的课程体系和教学内容，帮助毕业生在数控机床装配、调试、维修、服务技能等方面形成就业优势，为长三角地区数控装备制造类企业和机械加工企业培养更高规格的数控产品技术人员，提升数控技术应用人才整体水平。
三、课程教学目标本课程的主要目标是使学生能够完成数控装备制造类企业电气装调岗位的典型工作任务，能够运用数控原理进行数控机床控制系统硬件配置、数控机床一般功能的调试以及相关故障的诊断分析，为后续课程《数控机床故障诊断与维修》打下坚实的实践和理论基础。
本课程在装调维修岗位群所需要的综合实践技能训练和职业素养养成中具有核心支撑作用。
本课程的任务要培养学生的综合职业能力。
除了培养学生的专业实践能力，使学生掌握岗位工作流程知识和技能，了解本行业与职业行情，还要培养学生方法能力的获得，使学生能够运用电脑网络等学习工具掌握信息收集的方法，获得信息处理能力、设计和创新能力、安排任务和解决现场问题、软件运用的能力，养成自主学习的习惯；也要培养学生的社会能力，使学生获得交往与合作、塑造自我形象、推销自我的能力，具备企业员工意识。
（一）知识目标学生能建立数控机床控制原理的基本框架，能识读一套完整的数控机床控制系统原理图，能运用电脑、网络等工具查找技术信息，解决数控应用问题，能与他人合作学习，共享成果。
具体专业能力评价指标有：1、学生能描述数控机床的基本原理及组成2、学生能说出CNC系统的硬件组成和软件任务3、学生能按步骤进行机床参考点的设置与调整，读懂数控系统的信号反馈电缆图，能进行回参考点故障分析4、学生能说出伺服电动机与普通电动机的区别，伺服电动机的工作原理，读懂伺服电动机的接口说明书5、学生能说出调速装置的工作原理，识读驱动装置的框图6、学生能说出位置控制的原理，识读FANUC或SIEMENS的位置控制芯片和位置控制模板图7、学生能说出轮廓加工误差的来自控制系统方面的原因，读懂伺服设定和监控页面8、学生能说出对主轴的控制要求，识读变频器接线图9、学生能说出辅助功能的种类，PLC的工作原理，识读梯形图10、学生能识读一套完整的数控机床控制系统原理图（二）能力目标（三）素质目标重点在于社会能力的培养，培养学生学会做人，学会共处。
《自动控制原理》教学大纲
《自动控制原理》教学大纲一、课程的性质、地位与任务本课程是电力系统自动化技术专业的基础课程。
通过本课程的学习，使学生掌握自动控制的基础理论，并具有对简单连续系统进行定性分析、定量估算和初步设计的能力，学生将掌握自动控制系统分析与设计等方面的基本方法，如控制系统的时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法、状态空间分析法、采样控制系统的分析等基本方法等。
本课程系统地阐述了自动控制科学和技术领域的基本概念和基本规律，介绍了自动控制技术从建模分析到应用设计的各种思想和方法，内容十分丰富。
通过自动控制理论的教学，应使学生全面系统地掌握自动控制技术领域的基本概念、基本规律和基本分析与设计方法，以便将来胜任实际工作，具有从事相关工程和技术工作的基本素质，同时具有一定的分析和解决有关自动控制实际问题的能力。
二、教学基本要求了解自动控制的概念、基本控制方式及特点、对控制系统性能的基本要求。
理解典型环节的传递函数、结构图化简或梅森公式以及控制系统传递函数的建立和表示方法，初步掌握小偏差线性化方法和通过机理分析建立数学模型的方法，以串联校正为主的根轨迹综合法，掌握常用校正装置及其作用。
熟悉暂态性能指标、劳思判据、稳态误差、终值定理和稳定性的概念以及利用这些概念对二阶系统性能的分析，初步了解高阶系统分析方法、主导极点的概念，能利用根轨迹对系统性能进行分析，熟悉偶极子的概念以及添加零极点对系统性能的影响。
频率特性的概念、开环系统频率特性Nyquist图和Bode图的画法和奈氏判据，了解绝对稳定系统、条件稳定系统、最小相位系统、非最小相位系统、稳定裕量、频指标的概念，以及频率特性与系统性能的关系。
基本校正方式和反馈校正的作用，掌握复合校正的概念和以串联校正为主的频率响应综合法。
四、教学内容与学时安排第一章自动控制系统的基本知识……4学时本章教学目的和要求：掌握自动控制系统组成结构和基本要素，理解自动控制的基本控制方式和对系统的性能要求，了解一些实际自动控制系统的控制原理。
《自动控制原理》课程教学大纲
《自动控制原理》课程教学大纲(一)课程教学目标自动控制理论是电子信息科学与技术专业的一门重要的专业基础课程。
通过自动控制理论的教学，应使学生全面系统地掌握自动控制技术领域的基本概念、基本规律和基本分析与设计方法，以便将来胜任实际工作，具有从事相关工程和技术工作的基本素质，同时具有一定的分析和解决有关自动控制实际问题的能力。
(二)课程的目的与任务通过本课程的学习，使学生掌握自动控制的基础理论，并具有对简单连续系统进行定性分析、定量估算和初步设计的能力，为专业课学习和参加控制工程实践打下必要的基础。
学生将掌握自动控制系统分析与设计等方面的基本方法，如控制系统的时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法、状态空间分析法、采样控制系统的分析等基本方法等。
(三)理论教学的基本要求1、熟练掌握自动控制的概念、基本控制方式及特点、对控制系统性能的基本要求。
2、熟练掌握典型环节的传递函数、结构图化简或梅森公式以及控制系统传递函数的建立和表示方法，初步掌握小偏差线性化方法和通过机理分析建立数学模型的方法。
3、熟练掌握暂态性能指标、劳思判据、稳态误差、终值定理和稳定性的概念。
4、熟练掌握根轨迹的概念和绘制法则，并能利用根轨迹对系统性能进行分析，初步掌握偶极子的概念以及添加零极点对系统性能的影响。
5、熟练掌握频率特性的概念、开环系统频率特性Nyquist图和Bode图的画法和奈氏判据。
6、熟练掌握校正的基本概念、基本校正方式和反馈校正的作用，初步掌握复合校正的概念和以串联校正为主的频率响应综合法，了解以串联校正为主的根轨迹综合法，掌握常用校正装置及其作用。
(四)教学学时分配数章次各章名称总学时学时分配讲课实验上机课外小计一自动控制的一般概念22二自动控制系统的数学模型1212三时域分析法1414四根轨迹法1010五频率域方法1212六控制系统的校正1010七非线性系统分析1010八系统采样理论66总计7676(五)主要教学方法与媒体要求传统教学与多媒体教学相结合；matlab数学应用软件与相应的自动控制实验装置。
自动控制原理课程设计
自动控制原理课程设计一、设计目的。
自动控制原理是现代工程技术中的重要基础课程，通过本课程设计，旨在帮助学生深入理解自动控制原理的基本概念和方法，掌握自动控制系统的设计和分析技能，提高学生的工程实践能力。
二、设计内容。
1. 选取合适的控制对象，通过调研和分析，选取一个合适的控制对象，例如温度、液位等，作为本课程设计的控制对象。
2. 建立数学模型，根据选取的控制对象，建立其数学模型，包括传递函数、状态空间方程等，为后续的控制器设计奠定基础。
3. 控制器设计，根据控制对象的数学模型，设计合适的控制器，可以选择比例积分微分（PID）控制器或者其他先进的控制算法。
4. 系统仿真与分析，利用仿真软件对设计的控制系统进行仿真，分析系统的稳定性、动态响应等性能指标。
5. 实际搭建与调试，在实际的控制对象上搭建控制系统，进行调试和实验验证，观察系统的实际性能。
6. 总结与展望，总结课程设计的过程和结果，对控制系统的性能进行评价，并展望未来的改进方向。
三、设计要求。
1. 设计过程要符合自动控制原理的基本原理和方法，确保设计的科学性和合理性。
2. 数学模型的建立和控制器设计要准确，仿真与实验结果要可靠。
3. 设计报告要清晰、完整、准确，包括设计思路、理论分析、仿真结果、实验数据等。
4. 设计报告要求能够体现出学生的独立思考和创新能力，具有一定的工程实践价值。
四、设计步骤。
1. 确定控制对象，根据实际情况，选择合适的控制对象，例如温度控制系统。
2. 建立数学模型，根据选取的控制对象，建立其数学模型，包括传递函数、状态空间方程等。
3. 控制器设计，根据控制对象的数学模型，设计合适的控制器，例如PID控制器。
4. 系统仿真与分析，利用仿真软件对设计的控制系统进行仿真，分析系统的性能指标。
5. 实际搭建与调试，在实际的控制对象上搭建控制系统，进行调试和实验验证。
6. 总结与展望，总结课程设计的过程和结果，对控制系统的性能进行评价，并展望未来的改进方向。
《自动控制原理》课程教学大纲
《自动控制原理》课程教学大纲课程编号：21311104总学时数：72（理论60，实验12）总学分数：4.5课程性质：专业必修课适用专业：电气工程及其自动化一、课程的任务和基本要求：本课程的主要任务是培养学生掌握自动控制系统的构成、工作原理和各件的作用;掌握建立控制系统数学模型的方法。
掌握分析与综合线性控制系统的三种方法：时域法、根轨迹法和频率法。
掌握计算机控制系统的工作原理以及分析和综合的方法。
了解非线性控制系统的分析和综合方法。
建立起以系统的概念、数学模型的概念、动态过程的概念。
通过课程的学习使学生掌握分析、测试和设计自动控制系统的基本方法。
结合各种实践环节，进行自动控制领域工程技术人员所需的基本工程实践能力的训练。
从理论和实践两方面为学生进一步学习自动控制专业的其他专业课如:过程控制、数字控制、智能控制、控制系统设计等打下必要的专业技术基础。
自动控制原理课程是自动控制专业学生培养计划中承上启下的一个关键环节，因此该课程在自动控制专业的教学计划中占有重要的位置。
二、基本内容和要求：1. 基础知识（1）人工控制和自动控制（2）开环控制系统（3）闭环控制系统（4）反馈控制系统的组成、分类和性能指标要求：了解控制理论的发展史、开环控制系统与闭环控制系统、反馈控制系统的组成、分类和性能指标。
2. 单变量线性定常系统的数学描述（1）系统的动态特性（2）单变量线性定常系统的数学描述（3）典型环节及其传递函数（4）控制系统方块图（5）信号流图（6）非线性微分方程线性化要求：控制系统微分方程的建立，传递函数的基本概念和定义，传递函数的性质，基本环节及传递函数，控制系统方框图及其绘制，方框图的变换规则，典型系统的方框图与传递函数，方框图的化简，用梅森增益公式化简信号流图。
3. 单变量线性定常系统的性能指标（1）单变量线性定常系统的输出响应（2）单变量线性定常系统的稳定性（3）劳斯稳定判据（4）控制系统的瞬态特性（5）控制系统的稳态特性（6）动态误差系数要求：掌握线性定常系统的瞬态特性和稳态特性，掌握劳斯判据。
自动控制原理：自动控制系统的性能指标
自动控制系统的类型
2. 性质 ① 满足叠加原理 ② 齐次定理
1)叠加性：如果用c1(t)表示由r1(t)产生的 输出，用c2(t)表示由r2(t)产生的输出，则 当r1(t)和r2(t)同时作用时，输出量为c1(t) + c2(t) 。
2)齐次性：如果用c(t)表示由r(t)产生的 输出量，则在Kr(t)作用下的输出量为 Kc(t)。
自动控制系统的类型
3. 判断方法
对方程
a0
d n yt
dtn
a1
d n1 yt
dt n1
...
an
yt
b0
d m xt
dtm
b1
d m1xt
dt m1
...
bm xt
其中x(t)为输入量,Y(t)为输出量.
若方程中,输入、输出量及各阶导数均为一次幂,且各 系数均与输入量(自变量)Ｘ（ｔ）无关.就可定义为①, 用拉氏变换可求出输入输出关系函数(传递函数,动态 数模)。
处或几处的信号是离散信号，则称为离散系统。 对控制系统性能的主要要求是稳定性、暂态性能和稳态性能等几个方
面。这些性能常常是互相矛盾的。
《自动控制原理》国家精品课程 浙江工业大学自动化研究所 14
第二章
§2 自动控制系统的数学模型
0 序言 §2-1 动态微分方程式的编写 §2-2 非线性数学模型线性化 §2-3 传递函数 §2-4 系统动态结构图 §2-5 系统传递函数和结构图的等效变换 §2-6 信号流图
导读
为什么要介绍本章?
分析、设计控制系统的第一步是建立系统的数学模型。
本章主要讲什么内容?
首先介绍控制系统数学模型的概念，然后阐述分析、设计控 制系统常用的几种数学模型，包括微分方程、传递函数、结构 图以及信号流图。使读者了解机理建模的基本方法，着重了解 这些数学模型之间的相互关系。
控制工程 第1章 概论讲解
美国的M. E. Merchant提出计算机集成制造的概 念(1969)
44
美国“哥伦比亚”号航天飞机首次发射成功(1981 年)
45
中国批准863高技术计划，包括自动化领域的计算 机集成制造系统和智能机器人两个主题(1986)
38
1948年：N. Wiener发表《控制论》，标志经典控制 理论基本形成；经典控制理论以传递函数为基础，主要 研究单输入—单输出（SISO）系统的分析和控制问题;
1950年：W. R. Evans提出根轨迹法，进一步充实了经 典控制论；
1954年：钱学森发表《工程控制论》 ；
50年代末60年代初：现代控制理论形成；现代控制理 论以状态空间法为基础，主要分析和研究多输入-多输 出( MIMO )、时变、非线性等系统的最优控制、最优滤 波、系统辨识、自适应控制、智能控制等问题；控制理 论研究的重点开始由频域移到从本质上说是时域的状态 空间方法。
主反馈 反馈元件
扰动信号
控制 输出 xo 对象
典型的反馈控制系统方块图
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➢ 给定元件
产生给定信号或输入信号。
➢反馈元件
测量被控制量（输出量），产生反馈信号。为便 于传输，反馈信号通常为电信号。
注意：在机械、液压、气动、机电等系统中存在 着内在反馈，这种反馈无须专门的反馈元件，是系 统内部各参数相互作用产生的，如作用力与反作用 力之间形成的直接反馈。
控制工程基础
机械工程学院
课程的性质及学习要求
课程的性质： 控制工程基础主要阐述的是有关自动控制技术的
基础理论，它是一门非常重要的技术基础课，它涉及 古典控制理论的主要内容及应用。
学习要求： ➢本课程是在学习高等数学、理论力学、电工电子等 课程的后续课程，内容比较枯燥，也比较难，请预习 上课内容； ➢上课需要认真记好笔记，将对笔记进行检查，上课 时不得讲话； ➢课后需要认真的复习。
对控制系统性能的基本要求概要
11.7 对控制系统性能的基本要求实际物理系统一般都含有储能元件或惯性元件，因而系统的输出量和反馈量总是迟后于输入量的变化。
因此，当输入量发生变化时，输出量从原平衡状态变化到新的平衡状态总是要经历一定时间。
在输入量的作用下，系统的输出变量由初始状态达到最终稳态的中间变化过程称过渡过程，又称瞬态过程。
过渡过程结束后的输出响应称为稳态过程。
系统的输出响应由过渡过程和稳态过程组成。
不同的控制对象、不同的工作方式和控制任务，对系统的品质指标要求也往往不相同。
一般说来，对系统品质指标的基本要求可以归纳为三个字：稳、准、快。
稳：是指系统的稳定性。
稳定性是系统重新恢复平衡状态的能力。
任何一个能够正常工作的控制系统，首先必须是稳定的。
稳定是对自动控制系统的最基本要求。
由于闭环控制系统有反馈作用，控制过程有可能出现振荡或发散。
以图1-10所示的火炮方位角控制系统为例：设系统原来处于静止状态，火炮方位角与手柄对应的方位角一致，i o θθ=。
若手柄突然转动某一角度(相当于系统输入阶跃信号)，输入轴与输出轴之间便产生偏差角，自整角机输出相应的偏差电压e u 。
e u 经整流器、校正装置和功率放大器处理后成为a u ，驱动电动机带动发射架向误差角减小的方向运动。
当i o θθ=时，由于电动机电枢、火炮架存在惯性，输出轴不能立即停止转动，因而产生过调，i o θθ>。
过调导致偏差信号极性反相，使电机驱动火炮架开始制动，速度为零后又反向运动。
如此反复下去，发射架将在i θ确定的方位上来回摆动。
如果系统有足够的阻尼，则摆动振幅将随时间迅速衰减，使发射架最终停留在i o θθ=的方位上，跟踪过程如图1-14中曲线1所示。
系统便是稳定的。
并不是只要连接成负反馈形式后系统就一定能正常工作，若系统设计不当或参数调整不合理，系统响应过程可能出现振荡甚至发散。
如图1-14中曲线3、曲线4或5所示。
这种情况就称系统不稳定。
不稳定的系统是无法使用的，系统激烈而持久的振荡会导致功率元件过载，甚至使设备损坏而发生事故，这是绝不允许的。
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对控制系统的性能要求和本课程的任务
对控制系统的性能要求和本课程的任务
1.5.1 对控制系统性能的要求
为了实现自动控制，必须对控制系统提出一定的要求。
对于一个闭环控制系统而言，当输入量和扰动量均不变时，系统输出量也恒定不变，这种状态称为平衡状态或静态、稳态。
显然，系统在稳态时的输出量是我们关心的，当输入量或扰动量发生变化，反馈量将与输入量之间产生新的偏差，通过控制器的作用，从而使输出量最终稳定，即达到一个新的平衡。
但由于系统中各环节总存在惯性，系统从一个平衡点到另一个平衡点无法瞬间完成，即存在一个过渡过程，称为动态过程或暂态过程。
过渡过程的形式不仅与系统的结构和参数有关，也与参考输入和外加扰动有关。
一般有单调过程、衰减震荡过程、等幅振荡过程等形式；此外，我们关心系统会否稳定，如果会稳定，系统到达新的平衡状态需要多少时间。
通过上面的分析可知, 对于一个自动控制系统, 需要从如下三方面进行分析:
一﹑稳定性
稳定性是对控制系统最基本的要求。
所谓系统稳定，一般指当系统受到扰动作用后，系统的被控制量偏离了原来的平衡状态，但当扰动撤离后，经过苦于时间，系统若仍能返回到原来的平衡状态，则称系统是稳定的。
一个稳定的系统，在其内部参数发生微小变化或初始条件改变时，一般仍能正常进行地工作。
考虑到系统在工作过程中的环境和参数可能产生的变化，因而要求系统不仅能稳定，而且在设计时还要留有一定的裕量。
二﹑准确性
系统稳态精度通常用它的稳态误差来表示。
如果在参考输入信号作用下，当。