自动控制理论全套课件

长安大学信息工程学院
自动控制理论
第二章
第三节 自动控制理论概要
一、对自动控制系统的要求
• 稳定性要求
• 快速性要求 • 准确性要求
二、自动控制理论研究的问题
• 自动控制建模问题
• 控制系统分析 • 控制系统设计
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第二章
三、控制系统建模问题
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第二章
按描述元件的动态方程分类
线性系统
特征：元件是线性的、系统运动方程可用线性微 分方程或差分方程描述
非线性系统
特征：系统中含有至少一个非线性元件、系统运 动方程需用非线性方程或差分方程描述。 典型非线性：饱和、死区、继电器、传动间隙。
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第二章
学习自动控制理论的重要性
1、本课程是自动化专业承上启下的课程 2、自动控制技术是应用非常广泛的技术 电机控制、自动化生产线、火炮雷达控制、家用 电器、机械、冶金、石油、化工、电力电子、航 空、航海、航天、核反应堆等。 3、自动控制理论能为解决实际控制问题提供理论和 方法 4、学分较多
测量元件
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第二章
家用空调系统框图的简化 温度设定 控制指令 比较 比较单元 测量元件 控制单元 执行机构
反馈
控制器
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控制对象
控制对象
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第二章
1、什么叫系统？ 为了完成某项任务、按一定规律组成、具有一 定功能的整体。 2、什么叫控制系统？ 使被控对象的一个或多个物理量能够在一定精 度范围按照给定的规律变化的系统。 3、控制系统的两种基本形式及特点 两种基本形式：开环 闭环 开环系统结构及其特点： 定义：只有正向作用，没有反馈控制作用的控 制系统。 举例：电机调速控制系统
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第二章
第一节 开环控制和闭环控制
一、什么是控制系统？ 举例：家用空调控制器 功能：使房间的温度控制在人体比较舒适的范 （对象、物理量、控制设备） 系统组成： 房间 交换设备 压缩机 控制单元 传感器 控制板
控制对象
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执行机构
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第二章
电位器
比较器
放大
功率放大
测速电机 误差信号
输入量
负载
电机
控制输出量 被控对象
比较
控制器 测量电路
输出量
反馈量
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闭环系统的特点
A、既有正向作用，又有反馈控制； B、控制精度与元件精度、控制方法、调整精度 有关，控制精度较高； C、有抑制干扰的能力； D、结构复杂，成本相对较高。
不确定系统
特征：系统的结构和参数是不确定的或，系统的输入 信号是不确定的。
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第二章
按系统微分方程分类
集中参数系统
特征：能用常微分方程描述
分布参数系统
特征：至少有一个环节需要用偏微分方程 描述。
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第二章
按输入输出信号数量分类
单输入单输出系统（单变量系统）
特征：输入输出变量仅有一个。
多输入多输出系统
特征：输入输出变量多于一个。
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第二章
按系统结构和参数的确定性分类
确定系统
特征：系统的结构和参数是确定的、已知的，系统的 输入信号也是确定的，可以用解析式或图表确切表示。
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第二章
第二节 自动控制系统的类型
自动调整系统
特征：输入信号为常数 典型系统：液位、温度、压力、流量控制 程序控制系统 特征：输入信号为预知的随时间变化函数 典型系统：热处理炉控制系统、镜片固化炉温度控制、 程序控制机床、灌装生产线、自动生产流水线。 随动系统（伺服控制系统） 特征：输入信号未知的随时间变化任意函数 典型系统：鱼雷飞行、炮瞄雷达、火炮自动瞄准、导 弹制导。
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方框图
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第二章
第一章 引
课程特点
1、 它是一门专业基础课 高等数学 积分变换 其它专业课程 2、理论实践相结合
论
自动控制理论 现代控制理论
理论性非常强但又和实际应用紧密结合
3、内容广泛
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电机调速控制系统 电位器 放大 功率放大
负载
电机
输入量
控制器
控制量
被控对象
输Hale Waihona Puke Baidu量
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第二章
开环系统的特点：
A、只有正向作用，没有反馈作用； B、控制精度取决于元器件的精度和系统调整 精度； C、没有抑制内、外干扰的能力； D、系统结构简单、成本低。 闭环系统结构及其特点 定义：既有正向作用，又有反馈控制作用的 控制系统。 举例：电机调速控制系统
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第二章
按系统传递的信号分类
连续系统
特征：系统各环节之间传递的信号均为时间的连续函 数，一般用微分方程描述。
离散系统
特征：在信号传递过程中，至少有一处的信号是脉冲 序列或数字编码。
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• 描述方法 • 建立方法
传递函数 理论推导、实验法
四、自动控制系统分析
• 分析基础 • 分析内容 • 分析工具
系统传递函数 稳定性、稳态、暂态 手工计算、计算机软件
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第二章
本课程学习方法
1、打好基础 高等数学（微积分）、积分变换（拉氏变换） 2、做好预习 讲课的速度较快、了解课程内容 3、听好课 掌握基本理论和基本方法 4、做好习题 应用学到的基本理论和基本方法解决实际问题
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