重庆大学-自动控制原理-第一章 自动控制原理

自动控制原理
电气工程与自动化专业 专业基础课(必修课)
为自动控制学科专业基础课
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第一章
序
论
自动控制理论概述
(开关量与模拟量控制)
第一节
输入量
开环控制和闭环控制
控制量
控制器
被控对象
输出量
开环控制系统
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开环控制系统对外扰及内部参数变化的影响缺乏抑制力， 但开环系统结构简单，比较容易设计和调整，可用于内外扰动 对系统影响不大，且控制精度不高的场合。
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第四节
自动控制系统中的术语
扰动N
前向通道
给定输入R 比较环节
控制环节
被控对象
U
GO（S）
输出量C
-
偏差E
GC（S）
反馈量B
反馈通道
反馈环节H（S）
单闭环控制系统
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第五节
控制系统MATLAB计算及仿真
一.控制系统计算机仿真的基本概念 二.控制系统MATLAB计算仿真
采用MATLAB进行控制系统的辅助设计和仿真一 般分为建模、仿真、设计和实现等几个部分，针对每个 部分,MATLAB都提供了强有力的辅助工具，其良好的 交互界面，强大的计算功能使控制系统的设计和实现轻 松快捷，极大提高系统开发的速度和效率。
对不稳定系统及不满足性能指标要求的稳定系统需Biblioteka Baidu重新设计，以达到系统要求。
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三.经典控制理论与现代控制理论
经典控制理论是以积分变换为主要数学工具，用频域方法，以描述输入与输出 外部关系的传递函数为基础、研究控制系统的动态特性的理论。 现代控制理论是以微分方程、线性代数为主要数学工具，用状态空间法，以 描述系统内部状态变量关系的状态方程为基础、研究系统状态运动的理论。 在解决多变量、多输入多输出、时变系统等问题方面，现代控制理论比较有 效，但在处理单变量线性定常系统问题上，现代控制理论尚不及经典控制理论及 方法简便实用。
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四.单输入单输出系统（SISO）与多输入多输出系统（MIMO） 五.确定系统与不确定系统
第三节
自动控制理论概要
一.自动控制系统需要分析的问题
（1）稳定性：闭环控制系统正常工作的最基本的条件 （2）稳态响应：稳态情况下控制的准确度 （3）暂态响应：稳态情况下控制系统的过度响应
二.自动控制系统需要设计的问题
输入量
控制器 -
控制量
被控对象
输出量
检测元件
闭环控制系统
闭环控制系统是一种反馈控制，在控制过程中对被控量（输出量）不 断检测，并将其反馈到输入端与给定值比较，利用放大后的偏差信号产生 控制作用，但与此同时，反馈的引入使本来稳定运行的开环系统可能出现 强烈震荡，甚至不稳定，这是采用反馈控制构成的闭环控制时需要解决的 问题。
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第二节
自动控制系统的类型
一.随动控制系统与自动调节系统
随动控制系统又称伺服系统，自动调节系统又
称恒值调节系统。
二.线性和非线性系统
组成系统元件的特性均为线性，能用线性常微分 方程描述其输入与输出关系的称为线性系统。 如果线性常微分方程的各项系数都是与时间无关的 常数，则为线性定常系统，也称线性时不变系统。
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系统元件中只要有一个元器件的特性不能用线性方程描述即为 非线性系统。 描述非线性系统的常微分方程中，输出量及其各阶导数不全是 一次的。
三.连续系统与离散系统
连续系统各部分的输入和输出信号都是连续函数的模拟量。 离散系统是指系统中某处或数处的信号以脉冲数码形式传递的 系统，如数字计算机或数字控制器，由于被控制量是模拟量，所以 这种系统中有数/摸（D/A）和摸/数（A/D）转换器。