自动控制原理完整版课件全套ppt教程

1.1 自动控制系统的基本概念
图1-1 直流电动机转速控制系统原理示意图
1.1 自动控制系统的基本概念
直流电动机转速控制系统的工作过程是：电位器产生初始输入 电压信号 u g ，通过控制器的处理产生控制直流电机电枢回路的控 制电压 u d ，并将 u d 加在电机电枢回路上，使直流电动机旋转，产 生一定的转速 n 或角速度 ，从而带动负载运转。
1.5 自动控制理论的内容与发展
自动控制理论根据其发展过程可以分为以下三个阶段：
2. 现代控制理论阶段
20世纪60年代至70年代
现代控制理论中主要的理论成果有庞特里亚金 (Pontryagin)的极大值原理，贝尔曼（R.Bellman） 的动态规划原理，卡尔曼(R.E.Kalman)的可控性和可 观性以及最优滤波原理等。
6. 按照系统输入输出端口关系分类 单入单出控制系统 多入多出控制系统
图1-10 自动控制系统输入输出端口关系示意图
1.4 自动控制系统分析与设计的基本要求
1.4.1 自动控制系统分析与设计的基本要求
1. 稳定性 2. 准确性 3. 快速性
1.4 自动控制系统分析与设计的基本要求
1.4.1 自动控制系统分析与设计的基本要求
第1章 绪 论
自动控制原理是研究各类自动控制系统共同规律 的一门技术科学。主要讲述自动控制的基本理论和分 析、设计控制系统的基本方法等内容。
1.1 自动控制系统的基本概念
所谓自动控制是指在无人参与的情况下，利用自动控制装置使 被控制的生产设备或生产过程自动地按照预定的规律去工作的过程。 而自动控制系统是按照某些规律结为一个整体的元部件的组合，它 们按照输入信号或输入指令的要求调节相应的物理量的连续变化， 使之达到预期的固定数值，或按照预期的规律进行变化。
的高次幂或乘积项的函数。如 就是非线性函数。
dd 2( 2 y t)tx(t)dd (ty )ty(t)y2(t)x(t)
1.3 自动控制系统的分类
4. 按照系统参数是否随时间变化分类 定常控制系统 时变控制系统
5. 按照系统传输信号的不同分类 连续控制系统 离散控制系统
1.3 自动控制系统的分类
目录
第1章 绪 论 第2章 自动控制系统的数学模型 第3章 自动控制系统时域分析 第4章 根轨迹法 第5章 频域分析法 第6章 自动控制系统的设计与校正 第7章 离散控制系统分析 第8章 非线性控制系统分析
第2章 自动控制系统的数学模型
2.1 控制系统微分方程的建立 列写微分方程的一般步骤如下： ①分析系统和各个元件的工作原理，找出各物理量(变量)
1.1 自动控制系统的基本概念
相关概念说明
1. 被控对象 2. 被控量 3. 控制器 4. 控制量
5. 参考输入量 6. 偏差信号
7. 反馈 8. 测量元件 9. 比较元件 10. 定值元件 11. 执行元件 12. 扰动信号
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1.1 自动控制系统的基本概念
1.1 自动控制系统的基本概念
1.2 自动控制系统的组成与结构
高等教育 电气工程与自动化系列规划教材
自动控制原理
高等教育教材编审委员会 组编 主编 吴秀华 邹秋滢 郭南吴铠 主审 孟 华
目录
第1章 绪 论 第2章 自动控制系统的数学模型 第3章 自动控制系统时域分析 第4章 根轨迹法 第5章 频域分析法 第6章 自动控制系统的设计与校正 第7章 离散控制系统分析 第8章 非线性控制系统分析
2.1.1 典型元件组成的系统微分方程的建立
1. RLC电学系统 【例2-1】 RLC无源网络如图2-1所示，图中R、L、C分别为电 阻(Ω)、电感(H)、电容(F)；建立输入电压 u i (t )和输出电压 u o (t )之间 的微分方程。
之间的关系，确定系统和各元件的输入、输出变量。 ②从输入端开始，按照信号的传递顺序，根据各变量所遵
循的物理(或化学等)定律，列写动态关系式，一般为一个微分 方程组。
③对已建立的原始方程进行数学处理，忽略次要因素，简 化原始方程，如对原始方程进行线性化等。
④消除中间变量，写出关于输出、输入变量之间关系的数 学表达式，即微分方程。
1.5 自动控制理论的内容与发展
自动控制理论根据其发展过程可以分为以下三个阶段：
1. 经典控制理论阶段 20世纪30年代至50年代
内奎斯特：关于反馈控制系统稳定性的理论 伯德：伯德图 伊文思：根轨迹法 研究的对象是线性定常控制系统中的单入单出控制系统， 采用的数学工具是微分方程和传递函数，研究的方法有 根轨迹法和频率分析法。
1.5 自动控制理论的内容与发展
自动控制理论根据其发展过程可以分为以下三个阶段：
3. 智能控制理论阶段
20世纪70年代至90年代
智能控制理论的研究以人工智能的研究为主要方 向，引导人们去探讨自然界更为深刻的运动机理。
高等教育 电气工程与自动化系列规划教材
自动控制原理
高等教育教材编审委员会 组编 主编 吴秀华 邹秋滢 郭南吴铠 主审 孟 华
非线性控制系统
设系统有如下输入、输出的关系式 f(x 1 ) y 1 ,f(x 2 ) y 2
若满足 f ( a 1 b 2 x ) a x 1 b 2 y a y ( x 1 ) f b ( x 2 ) (f a , b 为常数）
的关系，称为满足齐次叠加原理。
非线性函数是指函数的系数与变量有关，或含有变量及其导数
1.2 自动控制系统的组成与结构
1.2 自动控制系统的组成与结构
1.3 自动控制系统的分类
1. 按照系统的结构分类 开环控制系统 闭环控制系统 复合控制系统
1.3 自动控制系统的分类
2. 按照参考输入量的变化规律分类 恒值控制系统 随动控制系统 程序控制系统
1.3 自动控制系统的分类
3. 按照输入量与输出量的关系分类 线性控制系统
1. 稳定性
1.4 自动控制系统分析与设计的基本要求
1.4.1 自动控制系统分析与设计的基本要求
2. 准确性
1.4 自动控制系统分析与设计的基本要求
1.4.1 自动控制系统分析与设计的基本要求
3. 快速性
1.4 自动控制系统分析与设计的基本要求
1.4.2 自动控制系统分析与设计的步骤 1. 确定设计目标 2. 确定控制系统结构 3. 建立控制系统数学模型、这几控制装置 4. 实验室或现场调试