自动控制的应用及发展13页PPT
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自动控制原理及应用课件
确保系统能够满足定位要求。
控制算法设计
采用位置闭环控制算法，根据位置误 差调节执行机构的输出，实现位置的 精确控制。
抗干扰措施
设计滤波器、隔离电路等抗干扰措施， 提高系统对外部干扰的抵抗能力。
07
现代控制理论在自动控制中应用
状态空间法描述动态系统
01
状态变量的定义与 性质
状态变量是描述系统动态行为的 最小变量集，具有可观测性和可 控制性。
极限环与振荡
研究相平面上可能出现的极限环及其性质， 分析系统的振荡行为。
描述函数法分析非线性系统
描述函数的性质
研究描述函数的幅值、相位等特性，分析非 线性系统的频率响应。
描述函数的概念
用一次谐波分量近似表示非线性环节的输入 输出关系。
描述函数法的应用
利用描述函数法分析非线性系统的稳定性、 自振频率等动态特性。
利用数学表达式描述系统的输入-输出关系，便 于理论分析和计算。
表格描述法
通过列出系统在不同输入下的输出值，形成输入输出对应表，方便查阅和对比。
相平面法分析非线性系统
相平面的概念
在相平面上绘制系统状态变量的轨迹，反映 系统的动态行为。
平衡点与稳定性
通过分析相平面上的平衡点及其性质，判断 系统的稳定性。
03
Z变换在离散系统分 析和设计中的应用
利用Z变换可以分析离散系统的稳定 性、因果性和频率响应等特性，进而 进行系统设计和优化。同时，Z变换 也可以用于数字滤波器的设计和分析 等应用领域。ຫໍສະໝຸດ 05非线性系统分析
非线性特性描述方法
图形描述法
通过绘制系统的输入-输出特性曲线，直观展示 非线性特性。
解析描述法
02
状态空间方程的建 立
控制算法设计
采用位置闭环控制算法，根据位置误 差调节执行机构的输出，实现位置的 精确控制。
抗干扰措施
设计滤波器、隔离电路等抗干扰措施， 提高系统对外部干扰的抵抗能力。
07
现代控制理论在自动控制中应用
状态空间法描述动态系统
01
状态变量的定义与 性质
状态变量是描述系统动态行为的 最小变量集，具有可观测性和可 控制性。
极限环与振荡
研究相平面上可能出现的极限环及其性质， 分析系统的振荡行为。
描述函数法分析非线性系统
描述函数的性质
研究描述函数的幅值、相位等特性，分析非 线性系统的频率响应。
描述函数的概念
用一次谐波分量近似表示非线性环节的输入 输出关系。
描述函数法的应用
利用描述函数法分析非线性系统的稳定性、 自振频率等动态特性。
利用数学表达式描述系统的输入-输出关系，便 于理论分析和计算。
表格描述法
通过列出系统在不同输入下的输出值，形成输入输出对应表，方便查阅和对比。
相平面法分析非线性系统
相平面的概念
在相平面上绘制系统状态变量的轨迹，反映 系统的动态行为。
平衡点与稳定性
通过分析相平面上的平衡点及其性质，判断 系统的稳定性。
03
Z变换在离散系统分 析和设计中的应用
利用Z变换可以分析离散系统的稳定 性、因果性和频率响应等特性，进而 进行系统设计和优化。同时，Z变换 也可以用于数字滤波器的设计和分析 等应用领域。ຫໍສະໝຸດ 05非线性系统分析
非线性特性描述方法
图形描述法
通过绘制系统的输入-输出特性曲线，直观展示 非线性特性。
解析描述法
02
状态空间方程的建 立
自动控制原理教学ppt
前馈校正
在系统的输入端引入一个前馈环节， 根据输入信号的特性对系统进行补 偿，以提高系统的跟踪精度和抗干 扰能力。
复合校正方法
串联复合校正
将串联超前、串联滞后和串联滞 后-超前等校正方法结合起来， 设计一个复合的串联校正环节， 以实现更复杂的系统性能要求。
反馈复合校正
将局部反馈、全局反馈和前馈等 校正方法结合起来，设计一个复 合的反馈校正环节，以实现更全
自适应控制系统概述
简要介绍自适应控制系统的基本原理、结构和特点，为后续内容 做铺垫。
自适应控制方法
详细介绍自适应控制方法，如模型参考自适应控制、自校正控制等， 及其在自动控制领域中的应用实例。
自适应控制算法
阐述自适应控制算法的实现过程，包括参数估计、控制器设计等关 键技术。
鲁棒控制理论应用
鲁棒控制系统概述
自动控制应用领域
工业领域
自动控制广泛应用于工业领域，如自 动化生产线、工业机器人、智能制造 等。
01
02
航空航天领域
自动控制是航空航天技术的重要组成 部分，如飞行器的自动驾驶仪、导弹 的制导系统等。
03
交通运输领域
自动控制也应用于交通运输领域，如 智能交通系统、自动驾驶汽车等。
其他领域
此外，自动控制还应用于农业、医疗、 环保等领域，如农业自动化、医疗机 器人、环境监测与治理等。
提高系统的稳态精度。
串联滞后-超前校正
03
结合超前和滞后校正的优点，设计一个既有超前又有滞后的校
正环节，以同时改善系统的动态性能和稳态精度。
反馈校正方法
局部反馈校正
在系统的某个局部引入反馈环节， 以改善该局部的性能，而不影响 系统的其他部分。
全局反馈校正
在系统的输入端引入一个前馈环节， 根据输入信号的特性对系统进行补 偿，以提高系统的跟踪精度和抗干 扰能力。
复合校正方法
串联复合校正
将串联超前、串联滞后和串联滞 后-超前等校正方法结合起来， 设计一个复合的串联校正环节， 以实现更复杂的系统性能要求。
反馈复合校正
将局部反馈、全局反馈和前馈等 校正方法结合起来，设计一个复 合的反馈校正环节，以实现更全
自适应控制系统概述
简要介绍自适应控制系统的基本原理、结构和特点，为后续内容 做铺垫。
自适应控制方法
详细介绍自适应控制方法，如模型参考自适应控制、自校正控制等， 及其在自动控制领域中的应用实例。
自适应控制算法
阐述自适应控制算法的实现过程，包括参数估计、控制器设计等关 键技术。
鲁棒控制理论应用
鲁棒控制系统概述
自动控制应用领域
工业领域
自动控制广泛应用于工业领域，如自 动化生产线、工业机器人、智能制造 等。
01
02
航空航天领域
自动控制是航空航天技术的重要组成 部分，如飞行器的自动驾驶仪、导弹 的制导系统等。
03
交通运输领域
自动控制也应用于交通运输领域，如 智能交通系统、自动驾驶汽车等。
其他领域
此外，自动控制还应用于农业、医疗、 环保等领域，如农业自动化、医疗机 器人、环境监测与治理等。
提高系统的稳态精度。
串联滞后-超前校正
03
结合超前和滞后校正的优点，设计一个既有超前又有滞后的校
正环节，以同时改善系统的动态性能和稳态精度。
反馈校正方法
局部反馈校正
在系统的某个局部引入反馈环节， 以改善该局部的性能，而不影响 系统的其他部分。
全局反馈校正
自动控制发展PPT课件
第24页/共49页
2. 第二代控制理论——状态空间方法
• 状态空间方法又被称为“现代控制理论”，以“状态变量”和“状态方程”为基 础；
• “状态变量” 是能够完整地描述系统状态的一组变量 ，“状态方程” 是利用状 态变量来描述系统运动规律的一组一阶微分方程；
• 可以通过直接求时间解来进行分析，属于“时域法” ； • 核心概念是“能控性”和“能观测性”，“能控性”指系统的状态变量能否通过
用一台计算机同时控制多台机器或设备，轮流采集 反馈信息，计算出所需要的控制量后轮流输出给每台机 器或设备，属于“分时控制”，主要缺点是可靠性差。
反馈信号
计算机
反馈信号
控制信号
控制信号
…
受控设备1
受控设备2
受控设备N
第8页/共49页
第二阶段：单机控制
一台计算机只控制一台机器或设备，主 要优点是控制风险小。这种方式在今天也很 常见，如冰箱、空调 、电饭煲的控制等。
计算机
反馈信号 控制信号
受控设备
第9页/共49页
第三阶段：分散控制
对于多台相互关联的机器或设备，每台机器或设备都单独用一个数控装置来 控制（单机控制方式），但与上层的协调和管理计算机有信息交互，属于网络化 的控制系统。
典型例子有：
计算机集成制造系统 CIMS （Computer Integrated Manufacturing System）
第16页/共49页
③单变量系统和多变量系统 单变量系统是说系统只有一个输入和一个输出，又称为“单输入单输出系
统 ”；多变量系统则指输入或输出不止一个，也叫“多输入多输出系统” 。
④连续时间系统和离散时间系统 连续时间系统是指系统中的所有变量均为时间
2. 第二代控制理论——状态空间方法
• 状态空间方法又被称为“现代控制理论”，以“状态变量”和“状态方程”为基 础；
• “状态变量” 是能够完整地描述系统状态的一组变量 ，“状态方程” 是利用状 态变量来描述系统运动规律的一组一阶微分方程；
• 可以通过直接求时间解来进行分析，属于“时域法” ； • 核心概念是“能控性”和“能观测性”，“能控性”指系统的状态变量能否通过
用一台计算机同时控制多台机器或设备，轮流采集 反馈信息，计算出所需要的控制量后轮流输出给每台机 器或设备，属于“分时控制”，主要缺点是可靠性差。
反馈信号
计算机
反馈信号
控制信号
控制信号
…
受控设备1
受控设备2
受控设备N
第8页/共49页
第二阶段：单机控制
一台计算机只控制一台机器或设备，主 要优点是控制风险小。这种方式在今天也很 常见，如冰箱、空调 、电饭煲的控制等。
计算机
反馈信号 控制信号
受控设备
第9页/共49页
第三阶段：分散控制
对于多台相互关联的机器或设备，每台机器或设备都单独用一个数控装置来 控制（单机控制方式），但与上层的协调和管理计算机有信息交互，属于网络化 的控制系统。
典型例子有：
计算机集成制造系统 CIMS （Computer Integrated Manufacturing System）
第16页/共49页
③单变量系统和多变量系统 单变量系统是说系统只有一个输入和一个输出，又称为“单输入单输出系
统 ”；多变量系统则指输入或输出不止一个，也叫“多输入多输出系统” 。
④连续时间系统和离散时间系统 连续时间系统是指系统中的所有变量均为时间
自动控制概论课件-第二讲自动控制发展
安全性和可靠性的提升
随着网络化控制的广泛应用，安全性和可靠性成为重要的发展方向， 将采取更多措施确保控制系统的安全稳定运行。
自适应控制的发展趋势
1 2 3
非线性模型的适应能力
自适应控制将进一步提高对非线性模型的适应能 力，以应对更复杂和不确定的工业过程控制需求。
实时优化和控制能力
自适应控制系统能够根据实时变化的情况进行快 速优化和控制调整，提高系统的响应速度和稳定 性。
导弹制导
自动控制系统用于导弹的精确制导，提高武器的 命中率。
航空电子
自动控制系统用于飞机的导航、控制和通信，保 障飞行的安全和稳定。
空间探测
自动控制系统用于空间探测器的精确控制和数据 处理，推动空间科学的发展。
03 自动控制系统的基本组成 和原理
自动控制系统的基本组成
控制器
根据设定值和实际输出值之间 的偏差，计算出控制信号，以
自动控制概论课件-第二制的重要性和应用领域 • 自动控制系统的基本组成和原理 • 自动控制系统的发展趋势和未来展望
01 自动控制发展历程
早期的自动控制
01
02
03
机械控制
利用机械原理实现简单的 自动化操作，如水钟、漏 壶等。
气压和液压控制
利用气压和液压原理实现 简单的自动化操作，如气 压阀、液压阀等。
跨学科融合和创新
自动控制系统的发展需要加强跨学科的融合和创新，借鉴 和吸收相关领域的最新成果和技术，推动自动控制技术的 不断进步和应用拓展。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
02 自动控制的重要性和应用 领域
自动控制在生产和生活中的应用
生产自动化
自动控制系统在生产线上实现自 动化操作，提高生产效率，降低
随着网络化控制的广泛应用，安全性和可靠性成为重要的发展方向， 将采取更多措施确保控制系统的安全稳定运行。
自适应控制的发展趋势
1 2 3
非线性模型的适应能力
自适应控制将进一步提高对非线性模型的适应能 力，以应对更复杂和不确定的工业过程控制需求。
实时优化和控制能力
自适应控制系统能够根据实时变化的情况进行快 速优化和控制调整，提高系统的响应速度和稳定 性。
导弹制导
自动控制系统用于导弹的精确制导，提高武器的 命中率。
航空电子
自动控制系统用于飞机的导航、控制和通信，保 障飞行的安全和稳定。
空间探测
自动控制系统用于空间探测器的精确控制和数据 处理，推动空间科学的发展。
03 自动控制系统的基本组成 和原理
自动控制系统的基本组成
控制器
根据设定值和实际输出值之间 的偏差，计算出控制信号，以
自动控制概论课件-第二制的重要性和应用领域 • 自动控制系统的基本组成和原理 • 自动控制系统的发展趋势和未来展望
01 自动控制发展历程
早期的自动控制
01
02
03
机械控制
利用机械原理实现简单的 自动化操作，如水钟、漏 壶等。
气压和液压控制
利用气压和液压原理实现 简单的自动化操作，如气 压阀、液压阀等。
跨学科融合和创新
自动控制系统的发展需要加强跨学科的融合和创新，借鉴 和吸收相关领域的最新成果和技术，推动自动控制技术的 不断进步和应用拓展。
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感谢您的观看
02 自动控制的重要性和应用 领域
自动控制在生产和生活中的应用
生产自动化
自动控制系统在生产线上实现自 动化操作，提高生产效率，降低
精品课件自动控制原理及其应用
经济性优化
在满足系统性能要求的前 提下，考虑控制系统的经 济性，降低系统的成本和 维护费用。
安全性优化
在控制系统设计中充分考 虑安全因素，采取相应的 安全措施和保护机制，确 保系统的安全可靠运行。
04
自动控制系统的应用
工业自动化控制
总结词
工业自动化控制是自动控制系统的重要应用领域，通过自动化控制技术，可以实现生产 过程的自动化、智能化和高效化。
自动控制系统的分类
总结词
根据不同的分类标准，可以将自动控制系统分为多种类型，如开环控制系统和闭环控制系统、线性控制系统和非 线性控制系统等。
详细描述
根据是否有反馈环节，可以将自动控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统；根据系统变量的关系，可以将自 动控制系统分为线性控制系统和非线性控制系统；根据控制方式，可以将自动控制系统分为连续控制系统和离散 控制系统等。
无人机控制系统
总结词
无人机控制系统是利用自动控制技术实现对 无人机飞行姿态、航迹和任务执行的全自动 控制。
详细描述
无人机控制系统能够实现无人机的自主起飞、 飞行控制、导航定位和任务执行等功能，广 泛应用于航拍、快递、农业植保等领域，提 高了作业效工智能在自动控制系统中的应用
系统达到稳态值所需的时间。
稳态误差
系统达到稳态值后的误差。
超调量
系统达到稳态值前的最大偏差量。
动态响应性能
系统对输入信号的响应速度和动态过程的质 量。
03
自动控制系统设计
控制系统设计方法
线性系统设计
基于线性代数和微积分理论，对系统 进行建模、分析和优化。
非线性系统设计
利用非线性控制理论，设计非线性控 制系统，实现系统的稳定性和性能优 化。
自动控制的应用及发展
• 自动控制理论正是在解决这些实际技术问题 的过程中逐步形成和发展起来的，它是研究自 动控制技术的基础理论，是研究自动控制共同 规律的技术科学。
精选PPT课件
10
•
按其发展的不同阶段，可把自动控制理论
分为经典控制理论和现代控制理论两大部分。
• 经典控制理论也就是自动控制原理，是20世 纪40年代到50年代形成的一门独立学科。早期 的控制系统较为简单，只要列出微分方程并求 解之，就可以用时域法分析他们的性能。
•
精选PPT课件
11
• 第二次世界大战前后，由于生产和军事的需 要，各国均在大力研制新型武器，于是出现了较 复杂的控制系统，这些控制系统通常是用高阶微 分方程来描述的。由于高阶微分方程求解的困难 ，各种控制系统的理论研究和分析方法就应运而 生。
• 50年代中期，经典控制理论又添加了非线性 系统理论和离散控制理论，从而形成了完整的理 论体系。
精选PPT课件
3
导弹的准确击中目标，雷达系统的准确跟踪目标；
精选PPT课件
4
制造系统：
数控机床
加工生产线
自动包装机器人精选PPT课件 自动码垛机器人
5
家用电器： • 电扇：控制转速 • 洗衣机：控制水位、强弱、时间等 • 电冰箱、空调、电饭煲：控制温度
精选PPT课件
6
自动控制的应用领域
• 军事工业 • 航空航天 • 制造业 • 机器人 • 流程工业 • 电子工业 • 家用电器
• 交通系统，楼宇系统，经济系统，社会系统 …
精选PPT课件
7
随着生产和科学技术的发展，自动控制技术可以说已
渗透到各种学科领域，成为促进当代生产发展和科学技术
进步的重要因素。
精选PPT课件
10
•
按其发展的不同阶段，可把自动控制理论
分为经典控制理论和现代控制理论两大部分。
• 经典控制理论也就是自动控制原理，是20世 纪40年代到50年代形成的一门独立学科。早期 的控制系统较为简单，只要列出微分方程并求 解之，就可以用时域法分析他们的性能。
•
精选PPT课件
11
• 第二次世界大战前后，由于生产和军事的需 要，各国均在大力研制新型武器，于是出现了较 复杂的控制系统，这些控制系统通常是用高阶微 分方程来描述的。由于高阶微分方程求解的困难 ，各种控制系统的理论研究和分析方法就应运而 生。
• 50年代中期，经典控制理论又添加了非线性 系统理论和离散控制理论，从而形成了完整的理 论体系。
精选PPT课件
3
导弹的准确击中目标，雷达系统的准确跟踪目标；
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4
制造系统：
数控机床
加工生产线
自动包装机器人精选PPT课件 自动码垛机器人
5
家用电器： • 电扇：控制转速 • 洗衣机：控制水位、强弱、时间等 • 电冰箱、空调、电饭煲：控制温度
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6
自动控制的应用领域
• 军事工业 • 航空航天 • 制造业 • 机器人 • 流程工业 • 电子工业 • 家用电器
• 交通系统，楼宇系统，经济系统，社会系统 …
精选PPT课件
7
随着生产和科学技术的发展，自动控制技术可以说已
渗透到各种学科领域，成为促进当代生产发展和科学技术
进步的重要因素。
自动控制原理与系统PPT课件
4. 控制器（放大元件）：比较环节输出的 信
号，经控制器成为合适的信号，输出给执行元件。
5.执行元件：驱动被控对象的环节。
6.控制对象(被调对象)：要求实现自动控制 的
机器设备或生产过程。
7.反馈环节：将输出量引出，再回送到控制 第17页/共30页
*元件排列从左至右，给定元件在最左端， 控 制对象在最右端。从左至右的通道称为顺馈通道， 或前向通道。将输出信号引回输入端的通道称为 反馈通道，或反馈回路。 （二）.系统中的各个量：
3.自动控制系统：自动控制系统是指由控制 装置与被控对象结合起来的，能够对被控对 象的
一些物理量进行自动控制的一个有机整体。
二、自动控制的应用：
锅炉设备的压力和温度自动保持恒定
数控机床按照预定的程序自动地切削工件
导弹发射与制导系统，自动地使导弹攻击 敌
方目标
无人驾驶飞机按照预定航迹自动升降和飞 行
§ 1-1 引言
一、基本概念： 1.控制：是使某些物理量按指定的规律变化
（包 括保持恒定），以保证生产的安全性， 经济性及 产品质量等要求的技术手段。
2.自动控制：就是在没有人直接参与的情况 下，利用控制装置，对生产过程、工艺参数、 目标要求等进行自动的调节与控制，使之达到 预期的状态或性能要求。
第1页/共30页
起来的，能够对被控对象的一些物理量进行自动 控
制的一个有机整体。
（一）.硬件部分： 1.给定元件：调节给定信号，以调节输出量 的大
小。
2.检测元件：检测第1输6页出/共3量0页 的大小，并反馈到
3.比较环节：反馈信号与给定信号在此迭加，
信号的极性以“+”或“-”表示。极性相同为 正反馈，
极性相反为负反馈。
号，经控制器成为合适的信号，输出给执行元件。
5.执行元件：驱动被控对象的环节。
6.控制对象(被调对象)：要求实现自动控制 的
机器设备或生产过程。
7.反馈环节：将输出量引出，再回送到控制 第17页/共30页
*元件排列从左至右，给定元件在最左端， 控 制对象在最右端。从左至右的通道称为顺馈通道， 或前向通道。将输出信号引回输入端的通道称为 反馈通道，或反馈回路。 （二）.系统中的各个量：
3.自动控制系统：自动控制系统是指由控制 装置与被控对象结合起来的，能够对被控对 象的
一些物理量进行自动控制的一个有机整体。
二、自动控制的应用：
锅炉设备的压力和温度自动保持恒定
数控机床按照预定的程序自动地切削工件
导弹发射与制导系统，自动地使导弹攻击 敌
方目标
无人驾驶飞机按照预定航迹自动升降和飞 行
§ 1-1 引言
一、基本概念： 1.控制：是使某些物理量按指定的规律变化
（包 括保持恒定），以保证生产的安全性， 经济性及 产品质量等要求的技术手段。
2.自动控制：就是在没有人直接参与的情况 下，利用控制装置，对生产过程、工艺参数、 目标要求等进行自动的调节与控制，使之达到 预期的状态或性能要求。
第1页/共30页
起来的，能够对被控对象的一些物理量进行自动 控
制的一个有机整体。
（一）.硬件部分： 1.给定元件：调节给定信号，以调节输出量 的大
小。
2.检测元件：检测第1输6页出/共3量0页 的大小，并反馈到
3.比较环节：反馈信号与给定信号在此迭加，
信号的极性以“+”或“-”表示。极性相同为 正反馈，
极性相反为负反馈。
bao--自动控制-PPT课件
2024/1/6
自动控制
1
目录
1 2 3 4 5 6
2
2024/1/6
自控起源 自控基础知识 常用传感器与执行器 控制器及调节方法 具体案例分析 自控点位表
自控起源 ❖ 自动控制对于我们来说并不是一个陌生的概念，因为它已
经延伸到社会生活的各个领域： ❖ 如：在家中，为了可以舒适的生活，我们需要控制室内的
提供快速群组性设备名单的设立及管理 提供实时警报讯息、警报讯息记录
历史数据记录
提供对特殊监控点图形及文字趋势记录
报表打印程序 丰富的报表内容，提供检视及虚拟系统操作效率
12
2024/1/6
自控系统的设计原则 ❖ 1、使系统设备能够可靠、高效运行，减轻人员劳动强度； ❖ 2、确保建筑物内环境舒适 ❖ 3、提供系统优化运行和能耗控制方案，进行节能管理； ❖ 4、及时提供设备运行的有关信息，并进行统计与分析，作
下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状 态或参数自动地按照预定的规律运行。自动控制是相对人工控制概念 而言的。
❖ 自动控制的发展过程
❖ 第一代气动控制系统PCS（pneumatic control system）； ❖ 第二代模拟式控制体系ACS（analogy control system）； ❖ 第三代计算机控制体系CCS（computer control system）； ❖ 第四代分布式数字控制系统DCS（distributed control ❖ system）； ❖ 第五代现场总线控制系统FCS(fieldbus control system)。
盒，适合屋外安装。
17
2024/1/6
湿度传感器
❖ 湿度传感器的种类：根据原理 的不同可分为干湿球湿度计、 电容式、氯化锂电阻式、氯化 锂露点式等。 以干湿球湿度计为例：
自动控制
1
目录
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2
2024/1/6
自控起源 自控基础知识 常用传感器与执行器 控制器及调节方法 具体案例分析 自控点位表
自控起源 ❖ 自动控制对于我们来说并不是一个陌生的概念，因为它已
经延伸到社会生活的各个领域： ❖ 如：在家中，为了可以舒适的生活，我们需要控制室内的
提供快速群组性设备名单的设立及管理 提供实时警报讯息、警报讯息记录
历史数据记录
提供对特殊监控点图形及文字趋势记录
报表打印程序 丰富的报表内容，提供检视及虚拟系统操作效率
12
2024/1/6
自控系统的设计原则 ❖ 1、使系统设备能够可靠、高效运行，减轻人员劳动强度； ❖ 2、确保建筑物内环境舒适 ❖ 3、提供系统优化运行和能耗控制方案，进行节能管理； ❖ 4、及时提供设备运行的有关信息，并进行统计与分析，作
下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状 态或参数自动地按照预定的规律运行。自动控制是相对人工控制概念 而言的。
❖ 自动控制的发展过程
❖ 第一代气动控制系统PCS（pneumatic control system）； ❖ 第二代模拟式控制体系ACS（analogy control system）； ❖ 第三代计算机控制体系CCS（computer control system）； ❖ 第四代分布式数字控制系统DCS（distributed control ❖ system）； ❖ 第五代现场总线控制系统FCS(fieldbus control system)。
盒，适合屋外安装。
17
2024/1/6
湿度传感器
❖ 湿度传感器的种类：根据原理 的不同可分为干湿球湿度计、 电容式、氯化锂电阻式、氯化 锂露点式等。 以干湿球湿度计为例：
自动控制的应用及发展共16页
Fra bibliotek谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
自动控制的应用及发展
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
自动控制的应用及发展
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
自动控制原理课件ppt
控制目标。
传感器
检测系统的状态或参数，并将 检测结果转换为电信号传输给
控制器。
调节机构
根据控制器的指令调整系统的 参数或结构，以实现系统的稳
定和性能优化。
02
控制系统基本概念
系统稳定性
01Biblioteka 0203稳定性的定义
一个控制系统在受到扰动 后能够回到原始状态的能 力。
稳定性的分类
根据系统响应的不同，可 以分为渐近稳定、指数稳 定和不稳定三种类型。
闭环控制系统
系统的输出反馈到输入端，通过反馈 控制提高控制精度。
03
控制系统的数学模型
传递函数
定义
传递函数是描述线性定常系统动 态特性的数学模型，它反映了系 统输出与输入之间的函数关系。
形式
传递函数通常表示为有理分式的 形式，即 G(s) = num(s)/den(s) ，其中 s 是复变量，num(s) 是 分子多项式，den(s) 是分母多项
参数优化
根据系统性能指标，调整控制器的参数，以实现更好的控制效果 。
结构优化
对控制系统结构进行调整，以提高系统的稳定性和动态性能。
鲁棒性优化
提高系统对不确定性和干扰的抵抗能力，保证系统在各种情况下 都能稳定运行。
控制系统的调试与测试
硬件调试
对控制系统的硬件部分进行调试，确保硬件设备正常工作 。
软件调试
自动控制的应用
工业自动化
航空航天
交通运输
智能家居
自动化生产线、机器人 、自动化仪表等。
飞行器控制、卫星轨道 控制等。
自动驾驶车辆、列车控 制等。
智能家电、智能照明等 。
自动控制系统的组成
01
02
03
传感器
检测系统的状态或参数，并将 检测结果转换为电信号传输给
控制器。
调节机构
根据控制器的指令调整系统的 参数或结构，以实现系统的稳
定和性能优化。
02
控制系统基本概念
系统稳定性
01Biblioteka 0203稳定性的定义
一个控制系统在受到扰动 后能够回到原始状态的能 力。
稳定性的分类
根据系统响应的不同，可 以分为渐近稳定、指数稳 定和不稳定三种类型。
闭环控制系统
系统的输出反馈到输入端，通过反馈 控制提高控制精度。
03
控制系统的数学模型
传递函数
定义
传递函数是描述线性定常系统动 态特性的数学模型，它反映了系 统输出与输入之间的函数关系。
形式
传递函数通常表示为有理分式的 形式，即 G(s) = num(s)/den(s) ，其中 s 是复变量，num(s) 是 分子多项式，den(s) 是分母多项
参数优化
根据系统性能指标，调整控制器的参数，以实现更好的控制效果 。
结构优化
对控制系统结构进行调整，以提高系统的稳定性和动态性能。
鲁棒性优化
提高系统对不确定性和干扰的抵抗能力，保证系统在各种情况下 都能稳定运行。
控制系统的调试与测试
硬件调试
对控制系统的硬件部分进行调试，确保硬件设备正常工作 。
软件调试
自动控制的应用
工业自动化
航空航天
交通运输
智能家居
自动化生产线、机器人 、自动化仪表等。
飞行器控制、卫星轨道 控制等。
自动驾驶车辆、列车控 制等。
智能家电、智能照明等 。
自动控制系统的组成
01
02
03
自动控制原理及其应用.2021优秀PPT文档
• （1）按给定量控制 • 没有自动修正偏差的能力，抗扰动性较差。结
构简单、调整方便、成本低，在精度要求不高 或扰动影响小的情况下还有一定实用价值。如 自动售货机、自动洗衣机、数控机床、红绿灯 等等。
（2）按扰动控制 利用可测量的扰动量，产生一种补偿作用，以 减小或抵消扰动对输出量的影响，称为顺馈控 制。抗扰动性好，控制精度高，但只适用于扰 动可测量的场所。
系数是常数，称为定常系统，系数随时间变化，称为 时变系统。
3、连续系统和离散系统
从信号来看，系统各部分信号都是时间的连续函数，即 模拟量，此系统为连续系统。一处或多处信号为时间的 离散函数，则系统为离散系统。
a 0 c (k n ) a 1 c (k n 1 ) a n 1 c (k 1 ) a n c (k ) b 0 r (k m ) b 1 r (k m 1 ) b m 1 r (k 1 ) b m r (k )
预定功能或预定输出的物理量。 • （6）输出量：表现于控制对象或系统的输出端，要求实现自动
控制的物理量。 • （7）扰动：破坏输入量和输出量之间预定规律的信号。
调节器
h0
比较器 机械杠杆
-
执行机构 被控对象
q1(t)
活塞
水箱
h(t)
检测机构
浮子
二、自动控制系统的基本 构成或控制方式
• 1、开环控制——控制装置和受控对象之间只 有顺向作用而无反向联系。
原理方框图：
调节器
h0
比较器 机械杠杆
-
执行机构 被控对象
q1(t)
活塞
水箱
h(t)
检测机构
浮子
这就是负反馈控制系统，检测偏差，然后进行调 节，使偏差减小，最后直至消除偏差。 ——按偏 差控制。
构简单、调整方便、成本低，在精度要求不高 或扰动影响小的情况下还有一定实用价值。如 自动售货机、自动洗衣机、数控机床、红绿灯 等等。
（2）按扰动控制 利用可测量的扰动量，产生一种补偿作用，以 减小或抵消扰动对输出量的影响，称为顺馈控 制。抗扰动性好，控制精度高，但只适用于扰 动可测量的场所。
系数是常数，称为定常系统，系数随时间变化，称为 时变系统。
3、连续系统和离散系统
从信号来看，系统各部分信号都是时间的连续函数，即 模拟量，此系统为连续系统。一处或多处信号为时间的 离散函数，则系统为离散系统。
a 0 c (k n ) a 1 c (k n 1 ) a n 1 c (k 1 ) a n c (k ) b 0 r (k m ) b 1 r (k m 1 ) b m 1 r (k 1 ) b m r (k )
预定功能或预定输出的物理量。 • （6）输出量：表现于控制对象或系统的输出端，要求实现自动
控制的物理量。 • （7）扰动：破坏输入量和输出量之间预定规律的信号。
调节器
h0
比较器 机械杠杆
-
执行机构 被控对象
q1(t)
活塞
水箱
h(t)
检测机构
浮子
二、自动控制系统的基本 构成或控制方式
• 1、开环控制——控制装置和受控对象之间只 有顺向作用而无反向联系。
原理方框图：
调节器
h0
比较器 机械杠杆
-
执行机构 被控对象
q1(t)
活塞
水箱
h(t)
检测机构
浮子
这就是负反馈控制系统，检测偏差，然后进行调 节，使偏差减小，最后直至消除偏差。 ——按偏 差控制。
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• 交通系统，楼宇系统，经济系统，社会系统 …
随着生产和科学技术的发展，自动控制技术可以说已
渗透到各种学科领域，成为促进当代生产发展和科学技术
进步的重要因素。
事实上，任何技 术设备、工作机械 或生产过程都必须 按要求运行。例如： 要使火炮能自动跟 踪并命中飞行目标， 炮身就必须按照指 挥仪的命令而作方 位角和俯仰角的变 动；
比如：人造地球卫星的发射成功与安全返回。
导弹的准确击中目标，雷达系统的准确跟踪目标；
制造系统：
数控机床
加工生产线
自动包 • 电扇：控制转速 • 洗衣机：控制水位、强弱、时间等 • 电冰箱、空调、电饭煲：控制温度
自动控制的应用领域
• 军事工业 • 航空航天 • 制造业 • 机器人 • 流程工业 • 电子工业 • 家用电器
•
按其发展的不同阶段，可把自动控制理论
分为经典控制理论和现代控制理论两大部分。
• 经典控制理论也就是自动控制原理，是20世 纪40年代到50年代形成的一门独立学科。早期 的控制系统较为简单，只要列出微分方程并求 解之，就可以用时域法分析他们的性能。
•
• 第二次世界大战前后，由于生产和军事的需 要，各国均在大力研制新型武器，于是出现了较 复杂的控制系统，这些控制系统通常是用高阶微 分方程来描述的。由于高阶微分方程求解的困难 ，各种控制系统的理论研究和分析方法就应运而 生。
要把数吨重人造卫星送入数百公里高空的轨道，使其所 携带的各种仪器能长期使用、准确地工作，就必须保持卫星 的正确姿态，使它的太阳能电池一直朝向太阳，无线电发射 天线一直指向地球；
自动控制理论的发展概况
•
随着自动控制技术的广泛应用和迅猛发展， 出现了许多新问题，这些问题要求从理论上加 以解决。
• 自动控制理论正是在解决这些实际技术问题 的过程中逐步形成和发展起来的，它是研究自 动控制技术的基础理论，是研究自动控制共同 规律的技术科学。
自动控制的应用及发展
科技管理处 刘立萍
引言
自动控制学科由自动控制技术和自动控制理 论两部分组成。
• 什么是自动控制?
•
无须人的直接参与，通过控制装置，使机器、
设备、生产过程等按照预定的规律运行，完成要求
的任务，就叫自动控制。
近几十年来，自动控制技术正在迅猛的发展，并在工农业 生产、交通运输、国防建设和航空航天事业等领域中获得 广泛应用。
• 50年代中期，经典控制理论又添加了非线性 系统理论和离散控制理论，从而形成了完整的理 论体系。
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docin/sanshengshiyuan doc88/sanshenglu
随着生产和科学技术的发展，自动控制技术可以说已
渗透到各种学科领域，成为促进当代生产发展和科学技术
进步的重要因素。
事实上，任何技 术设备、工作机械 或生产过程都必须 按要求运行。例如： 要使火炮能自动跟 踪并命中飞行目标， 炮身就必须按照指 挥仪的命令而作方 位角和俯仰角的变 动；
比如：人造地球卫星的发射成功与安全返回。
导弹的准确击中目标，雷达系统的准确跟踪目标；
制造系统：
数控机床
加工生产线
自动包 • 电扇：控制转速 • 洗衣机：控制水位、强弱、时间等 • 电冰箱、空调、电饭煲：控制温度
自动控制的应用领域
• 军事工业 • 航空航天 • 制造业 • 机器人 • 流程工业 • 电子工业 • 家用电器
•
按其发展的不同阶段，可把自动控制理论
分为经典控制理论和现代控制理论两大部分。
• 经典控制理论也就是自动控制原理，是20世 纪40年代到50年代形成的一门独立学科。早期 的控制系统较为简单，只要列出微分方程并求 解之，就可以用时域法分析他们的性能。
•
• 第二次世界大战前后，由于生产和军事的需 要，各国均在大力研制新型武器，于是出现了较 复杂的控制系统，这些控制系统通常是用高阶微 分方程来描述的。由于高阶微分方程求解的困难 ，各种控制系统的理论研究和分析方法就应运而 生。
要把数吨重人造卫星送入数百公里高空的轨道，使其所 携带的各种仪器能长期使用、准确地工作，就必须保持卫星 的正确姿态，使它的太阳能电池一直朝向太阳，无线电发射 天线一直指向地球；
自动控制理论的发展概况
•
随着自动控制技术的广泛应用和迅猛发展， 出现了许多新问题，这些问题要求从理论上加 以解决。
• 自动控制理论正是在解决这些实际技术问题 的过程中逐步形成和发展起来的，它是研究自 动控制技术的基础理论，是研究自动控制共同 规律的技术科学。
自动控制的应用及发展
科技管理处 刘立萍
引言
自动控制学科由自动控制技术和自动控制理 论两部分组成。
• 什么是自动控制?
•
无须人的直接参与，通过控制装置，使机器、
设备、生产过程等按照预定的规律运行，完成要求
的任务，就叫自动控制。
近几十年来，自动控制技术正在迅猛的发展，并在工农业 生产、交通运输、国防建设和航空航天事业等领域中获得 广泛应用。
• 50年代中期，经典控制理论又添加了非线性 系统理论和离散控制理论，从而形成了完整的理 论体系。
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