西北工业大学—自动控制原理1-8

基本控制方式
1. 开环控制 2. 闭环控制 3. 复合控制
例 1 炉温控制系统
炉温控制系统方框图
炉温控制系统方框图
方框图中各符号的意义
方框（块）图 中的符号
元部件 信号（物理量）及传递方向 比较点 引出点 表示负反馈
例 2 函数记录仪
函数记录仪方框图
负反馈原理
将系统的输出信号引回输入端，与输 入信号相比较，利用所得的偏差信号进行 控制，达到减小偏差、消除偏差的目的。
____ 构成闭环控制系统的核心
闭环(反馈)控制系统的特点：
(1) 系统内部存在反馈，信号流动构成闭回路 (2) 偏差起调节作用
控制系统的组成 (1) 被控对象
控制系统
控制装置
测量元件 比较元件
放大元件 执行机构 校正装置 给定元件
控制系统的组成 (2)
课 程小结
1. 自动控制的一般概念 基本控制方式 控制系统的基本组成 控制系统的分类 对控制系统的要求 课程研究的内容
d mr(t) dt m
bm 1
d m1r(t) dt m1
...
b1
dr (t ) dt
b0r(t )
自动控制原理
本次课程作业（1）
1 — 1，2，3，4
自动控制理论发展简史
• 经典控制理论
( 19世纪初 ) 时域法
复域法 (根轨迹法) 频域法
• 现代控制理论
( 20世纪60年代 ) 线性系统 最优控制 最佳估计 系统辨识
• 智能控制理论
( 20世纪70年代 ) 专家系统 模糊控制 神经网络 遗传算法
2. 要求掌握的知识点 负反馈控制系统的特点及原理 由系统工作原理图绘制方框图
自动控制原理
本次课程作业（1）
1 — 1，2，3，4
自动控制原理
（第 2 讲）
第一章 自动控制的一般概念
§1.5 §1.6 §1.7 §1.8
控制系统示例 自动控制系统的分类 对控制系统性能的基本要求 本课程的研究内容
放大元件 执行机构 校正装置 给定元件
控制系统的组成 (2)
水温调节系统 水温调节系统工作原理图
水温调节系统
水温调节系统方框图
控制系统的分类
1. 按给定信号的形式
恒值系统 / 随动系统
2. 按系统是否满足叠加原理 线性系统 / 非线性系统
3. 按系统参数是否随时间变化 定常系统 / 时变系统
自动控制原理 教学过程方框图
课 程小结
1. 自动控制的一般概念ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ基本控制方式 控制系统的基本组成 控制系统的分类 对控制系统的要求 课程研究的内容
2. 要求掌握的知识点 负反馈控制系统的特点及原理 由系统工作原理图绘制方框图
自动控制原理
本次课程作业（2）
1 — 7，10，11
自动控制原理
本次课程作业（3）
4. 按信号传递的形式
连续系统 / 离散系统
5. 按输入输出变量的多少
单变量系统 / 多变量系统
对控制系统的基本要求
1. 稳：（基本要求）
演示
要求系统要稳定
2. 准：（稳态要求） 系统响应达到稳态时， 输出跟踪精度要高
3. 快：（动态要求） 系统阶跃响应的过渡过程 要平稳， 快速
自动控制原理课程的任务与体系结构
自动控制原理
讲授：卢 京 潮 作者：周 雪 琴 张 洪 才 出版：西北工业大学出版社
自动控制原理
西北工业大学自动化学院
自动控制原理教学组
自动控制原理
西北工业大学自动化学院
自动控制原理教学组
自动控制原理
（第 1 讲）
第一章 自动控制的一般概念
§1.1 §1.2 §1.3 §1.4 §1.5
引言 自动控制理论发展概述 自动控制和自动控制系统的基本概念 自动控制系统的基本组成 控制系统示例
量之间关系的数学表达式
建模方法： 解析法，实验法
2.2 时域数学模型 —— 微分方程
线性元部件、线性系统微分方程的建立 非线性系统微分方程的线性化
§2.1 引言
•数学模型
描述系统输入、输出变量以及内部各变量之间关系 的数 学表达式
•建模方法
解析法（机理分析法）
根据系统工作所依据的物理定律列写运动方程
2 — 1, 2, 3
附加作业:
1t
(1) f (t) 1 e T
1 已知f(t)，求F(s)
(2) f (t) 0.03(1 cos 2t)
(3) f (t) sin(5t ) 3
(4) f (t) e0.4t cos12t
3s2 2s 8 2 F (s) s(s 2)(s2 2s 4) ,求f(0),f(∞)。
将系统的输出信号引回输入端，与输 入信号相比较，利用所得的偏差信号进行 控制，达到减小偏差、消除偏差的目的。
____ 构成闭环控制系统的核心
闭环(反馈)控制系统的特点：
(1) 系统内部存在反馈，信号流动构成闭回路 (2) 偏差起调节作用
控制系统的组成 (1) 被控对象
控制系统
控制装置
测量元件 比较元件
自适应控制 鲁棒控制 容错控制 集散控制 大系统复杂系统
调速器工作原理图
自动控制原理
自动控制理论
是研究自动控制系统组成，进行系统分析设计的一般性理论 是研究自动控制过程共同规律的技术学科
自动控制
在无人直接参与的情况下，利用 控制装置，使工作机械、或生产过程 （被控对象）的某一个物理量（被控 量）按预定的规律（给定量）运行。
自动控制原理
（第 3 讲）
第二章 控制系统的数学模型
§2.1 引言 §2.2 控制系统的时域数学模型 复习： 拉普拉斯变换有关知识
自动控制原理课程的任务与体系结构
自动控制原理
§2 控制系统的数学模型
时域模型 — 微分方程 复域模型 — 传递函数
§2 控制系统的数学模型
2.1 引言
数学模型: 描述系统输入、输出变量以及内部各变
实验法（系统辨识法）
给系统施加某种测试信号，记录输出响应，并用 适当的数学模型去逼近系统的输入输出特性
§2.2 控制系统的数学模型—微分方程 线性定常系统微分方程的一般形式
d nc(t)
d n1c(t )
dc(t )
an dt n an1 dt n1 ... a1 dt a0c(t )
bm
自动控制原理
本次课程作业（2）
1 — 7，10，11
自动控制
在无人直接参与的情况下，利用 控制装置，使工作机械、或生产过程 （被控对象）的某一个物理量（被控 量）按预定的规律（给定量）运行。
基本控制方式
1. 开环控制 2. 闭环控制 3. 复合控制
例 2 函数记录仪
函数记录仪方框图
负反馈原理