PPT《自动控制基础》

自动控制基础 肖敏 南京邮电大学自动化学院Email:candymanxm2003@aliyun.

com地址:仙林校区教5-207Tel:13912943055 课程的性质和特点 自动控制是一门技术学科,从方法论的角度来研究系统的建立、分析与设计. 自动控制理论 电机与拖动 模拟电子技术 线性代数 微积分(含微分方程) 复变函数、拉普拉斯变换 电路理论 大学物理(力学、热力学) 信号与系统 课程基本情况 学时: 48学时(3学分)教材: 《自动控制原理基础教程》第三版 胡寿松主编参考书: 《自动控制原理》 吴麒《自动控制理论基础》 戴忠达 《自动控制原理》 李友善 Matlab及有关该软件的工具书实 验: 硬件实验和仿真实验 实验报告按时交作 业: 每章交一次 答疑时间: 周二第1,2,3,4节,周四第6,7,8节地址:仙林校区教5-207(2) 本课程学习方法

1、打好基础 高等数学(微积分)、信号与系统

2、做好预习 讲课的速度较快、了解课程内容

3、听好课 掌握基本理论和基本方法

4、做好习题 应用学到的基本理论和基本方法解决实际问题 考核方法 考勤 点名,占总分的10% 课后作业,实验报告 每章作业,4个实验报告,占总分的20% 期末考试 考试,占总分的70% 班级学生情况 通达学院11级信息工程:110001

110002 110003 110004联系人:沈如跃

15261858289 肖秋(辅导员) 18951801820通达学院通信工程(专转本):110068

110069 110070 110071联系人:郝宏雷

18120161816 冯毅(辅导员)

18951801865

第一章 控制系统导论 1.1 自动控制系统的基本概念 自动控制是在没有人参与的情况下,系统的控制器自动地按照人预定的要求控制设备或过程,使之具有希望的状态和性能.具有自动控制功能的系统称为自动控制系统. 自动控制器通过比较实际液位与希望液位,并通过调整气动阀门的开度,对误差进行修正,从而保持液位不变. 液位控制系统原理图 比较、放大器:控制器浮 子:测量元件气 动阀门:执行机构水 箱:被控对象 自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学.自动控制理论的发展可分为四个主要阶段:第一阶段:经典控制理论的产生、发展和成熟;

第二阶段:现代控制理论的兴起和发展;

第三阶段:大系统控制兴起和发展阶段;

第四阶段:智能控制发展阶段. 1.2 自动控制的发展简史 经典控制理论 控制理论的发展初期,是以反馈理论为基础的自动调节原理,主要用于工业控制.第二次世界大战期间,为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪、火炮定位系统、雷达跟踪系统等基于反馈原理的军用装备,形成了以频率法和根轨迹法为主要方法的经典控制理论. 1868年,马克斯威尔(J.C.Maxwell)提出了低阶系统的稳定性代数判据. 1895年,劳斯(Routh)和赫尔威茨(Hurwitz)分别独立地提出高阶系统的稳定性判据. 二战期间(1938-1945年)奈奎斯特(H.Nyquist)提出了频率响应理论.1948年,伊万斯(W.R.Evans)提出了根轨迹法. 经典控制理论的基本特征 (1)用于常系数线性微分方程描述的系统的分析与综合;

(2)只用于单输入,单输出(SISO)的反馈控制系统;

(3)只讨论系统输入与输出之间的关系,而忽视系统的内 部状态,是一种对系统的外部描述方法. 研究对象:单输入单输出线性系统数学基础:微积分、积分变换系统描述方法:传递函数研究方法:时域法、频率特性法、根轨迹法核心概念:输出反馈适用系统:线性系统 经典控制理论 现代控制理论 随着航天事业和计算机的发展,20世纪60年代初,在经典控制理论的基础上,以线性代数理论和状态空间分析法为基础的现代控制理论迅速发展起来. 1954年贝尔曼(R.Belman)提出动态规划理论1956年庞特里雅金(L.S.Pontryagin)提出极大值原理1960年卡尔曼(R.K.Kalman)提出多变量最优控制和最优滤波理论 在数学工具、理论基础和研究方法上,不仅能提供系统的外部信息(输出量和输入量),而且还能提供系统内部状态变量的信息.它无论对线性系统或非线性系统,定常系统或时变系统,单变量系统或多变量系统,都是一种有效的分析方法. 现代控制理论以状态空间法为基础,研究多输入-多输出、时变、非线性一类控制系统的分析与设计问题.系统具有高精度和高效能的特点.研究对象:多输入多输出线性系统数学基础:线性代数、矩阵理论系统描述方法:状态空间表达式研究方法:时域法核心概念:状态反馈适用系统:线性、非线性 现代控制理论