木头人队参考自动控制原理.pptx

自动控制原理;第一章 控制系统的一般概念§1 绪论;1.胚胎萌芽期（1945年以前） 十八世纪以后，蒸汽机的使用提出了调速稳定等问题 1765年俄国人波尔祖诺夫发明了锅炉水位调节器 1784年英国人瓦特发明了调速器，蒸汽机离心式调速器 1877年产生了古氏判据和劳斯稳定判据 ?十九世纪前半叶，动力使用了发电机、电动机 促进了水利、水电站的遥控和程控的发展以及电压、电流的自动调节技术的发展 十九世纪末，二十世纪初，使用内燃机 促进了飞机、汽车、船舶、机器制造业和石油工业的发展，产生了伺服控制和过程控制 ?二十世纪初第二次世界大战，军事工业发展很快 飞机、雷达、火炮上的伺服机构，总结了自动调节技术及反馈放大器技术，搭起了经典控制理论的架子，但还没有形成学科。; 2.经典控制理论时期（1940-1960） 1945年美国人Bode “网络分析与放大器的设计”，奠定了控制理论的基础。 50年代趋于成熟 主要内容 对单输入单输出系统进行分析，采用频率法、根轨迹法、相平面法、描述函数法；讨论系统稳定性的代数和几何判据以及校正网络等 3.现代控制理论时期（50年代末-60年代初） 空间技术的发展提出了许多复杂控制问题，用于导弹、人造卫星和宇宙飞船上天 Kalman “控制系统的一般理论”奠定了现代控制理论的基础 解决多输入、多输出、时变参数、高精度复杂系统的控制问题 4.大系统和智能控制时期 （70年代） 各学科相互渗透，要分析的系统越来越大，越来越复杂。例人工智能、模拟人的人脑功能、机器人等。;二.自动控制要解决的基本问题 ;三.自动控制技术的作用;§2 开环控制和闭环控制;;手臂,手;;三.开环控制与反馈控制的比较;§3 控制系统的类型;§4 控制系统的组成与对控制系统的基本要求;二.控制系统的基本要求;第二章 控制系统的数学模型§1 控制系统的运动方程式;L;;y;§2 非线性运动方程的线性化;;§3 传递函数与方块图;二 传递函数的性质;3.传递函数是复变量S的有理分式，且分子、分母多项式的各项系数均为实数，分母多项式的次数N大于等于分子多项式的次数M， 。;;;;;;当为正反馈时 ;;§4 控制系统的传递函数;(1)若 则 ? 定义：C(S)/R(S)为被控信号对于控制信号的闭 环传函，记为 ，即 ? 开环传函：前向通道与反馈通道传递函数之积 称为开环传函，记为G(S)。 单位反馈：若H(S)=1，则系统称为单位反馈系 统。 ;(2)若 定义：C(S)/F(S)为被控信号对于扰动信号的闭环传函，记为 。;§5 控制系统方框图及其简化;式有;;二. 方框图的简化;;;;§6 信号流图;阱点：只有输入支路而无输出支路的节点称为阱点或输 出节点，与输出信号相对应。 混合节点：既有输入支路又有输出支路的节点。 通路：沿支路箭头所指方向穿过各相连支路的通径。 开通路：如通路与任意节点相交不多于一次，称为开通 路。 闭通路：如果通路的终点就是通路的起点，而与任何其 它 节点相交次数不多于一次，则称为闭通路或 回路。 回路增益：回路中各支路传输的乘积。 不接触回路：回路间没有任何共有节点，则称其为不接 触回路。 前向通路：从源点到阱点的通路上，通过任何节点不多 于一次，称为前向通路，前向通路中各支路 传输的乘积，称为前向通路增益。 ;二. 信号流图的基本性质;三. 信号流图的简化;四. 梅森增益公式;;例2.设某系统的方框图如图所示，试求其传递函数;第三章 线性系统的时域分析§1 典型输入信号;;?2.一阶系统的时域分析;;;四．单位抛物线响应;五．结果分析;§3 二阶系统的时域分析;;;2.二阶系统的单位阶跃响应;;;2.性能指标的计算;（2）峰值时间;（3）超调量;;（5） 振荡次数N;;;四．二阶系统的脉冲响应;（3）临界阻尼 脉冲响应;;五．具有闭环零点的二阶系统的单位阶跃响应;对应的性能指标为;说明： 1.闭环负实零点的主要作用在于加速二阶系统的响应过程(起始段)； 2.削弱系统阻尼，超调量大； 3.合理的取值范围为 。;;§4 高阶系统的时域分析;由此可见高阶系统的暂态响应是一阶和二阶系统。 暂态响应分量的合成则有如下结论：;（1）各分量衰减的快慢由指数衰减系数 及 决定。