控制工程第四版1概论.pptx

课程介绍;理论和工程实践紧密结合 课代表：收作业，每个班一位 教材： 《控制工程基础及Matlab实践》，张若青等，高等教育出版社 参考书： 《控制工程基础(第四版)》，董景新等，第四版，清华版 《自动控制理论》，胡寿松 《现代控制工程》（第四版中译本），主编：Katsuhiko Ogata,电子工业出版社 ;参考书;学习建议;第一章 绪论;第一章 绪论;工作原理 ;人工控制恒温箱调节过程： 观测恒温箱内的温度（被控制量）； 与要求的温度（给定值）进行比较，得到温度 偏差的大小和方向； 根据偏差大小和方向调节调压器，控制加热电 阻丝的电流以调节温度回复到要求值。 人工控制过程的实质：检测偏差再纠正偏差;;给定信号;第一章 绪论;第一章 绪论;综上所述，控制系统的工作原理： 检测输出量（被控制量）的实际值 将输出量的实际值与给定值（输入量）进行比较得出偏差； 用偏差值产生控制调节作用去消除偏差，使得输出量维持期望的输出。;第一章 绪论;第一章 绪论;开环控制与闭环控制： 实际的控制系统根据有无反馈作用可分为三类： 开环控制系统 闭环控制系统 半闭环控制系统;特点：系统仅受输入量和扰动量控制；输出端和输入端之间不存在反馈回路；输出量在整个控制过程中对系统的控制不产生任何影响。;简单、稳定、可靠。若组成系统的元件特性和参数值比较稳定，且外界干扰较小，开环控制能够保持一定的精度。 精度通常较低、无自动纠偏能力;特点：输出端和输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程有直接影响。 闭环的作用：应用反馈，减少偏差。;第一章 绪论;闭环控制系统的组成： ;第一章 绪论;课堂练习：;控制系统的基本类型 恒值控制系统系统 输入量为恒定值。控制任务是保证在任何扰动作用下系统的输出量为恒值。如：恒温箱控制、电网电压、频率控制等。 程序控制系统 输入量的变化规律预先确知，输入装置根据输入的变化规律，发出控制指令，使被控对象按照指令程序的要求而运动。如数控加工系统，3D打印等。;第一章 绪论;第一章 绪论;第一章 绪论;第一章 绪论;第一章 绪论;第一章 绪论;第一章 绪论;第一章 绪论;第一章 绪论;1868年：J. C. Maxwell发表《调速器》，提出反馈控制的概念及稳定性条件。 1884年：E. J. Routh 提出劳斯稳定性判据。 1892年：A. M. Lyapunov提出李雅普诺夫稳定性理论。 1895年：A. Hurwitz提出赫尔维茨稳定性判据。 1932年：H. Nyquist提出乃奎斯特稳定性判据。 1945年：H. W. Bode提出反馈放大器的一般设计方法。;1948年：N. Wiener发表《控制论》，标志经典控制理论基本形成；经典控制理论以传递函数为基础，主要研究单输入—单输出（SISO）系统的分析和控制问题； 控制论的奠基人美国科学家（Wiener,N.，1894~1964）。 MIT教授，曾于1936年到清华大学任访问教授。;1950年：W. R. Evans提出根轨迹法，进一步充实了经典控制论； 1954年：钱学森用英文出版《工程控制论》，首先把控制论推广到工程技术领域 ;“工程控制论是关于工程技术领域各个系统自动控制和自动调节的理论。维纳博士40年代提示了控制论的基本思想后，不少工程师和数学博士曾努力寻找通往这座理论顶峰的道路，但均半途而废。工程师偏重于实践，解决具体问题，不善于上升到理论高度；数学家则擅长于理论分析，却不善于从一般到个别去解决实际问题。钱学森则集中两者优势于一身，高超地将两只轮子装到一辆战车上，碾出了工程控制论研究的一条新途径。”;50年代末60年代初：现代控制理论形成；现代控制理论以状态空间法为基础，主要分析和研究多输入-多输出(MIMO)、 时变、非线性等系统的最优控制、最优 滤波、系统辨识、自适应控制、智能控制等问题；控制理论研究的重点开始由频域移到从本质上说是时域的状态空间方法。 1956年：庞特里亚金（Понтрягин，Л.С.）提出极大值原理 1957年：R. I. Bellman提出动态规划理论 1960年：R. E. Kalman提出卡尔曼滤波理论 1960-1980年：确定性系统的最优控制、随机系统的最优控制、复杂系统的自适应和自学习控制 1980迄今：鲁棒控制、H∞控制、非线性控制、智能控制等;第一章 绪论;第一章 绪论;;自动导引小车;1.4 实例_飞机襟翼的控制;给定元件;课堂练习：;弹簧力