自動(dòng)控制原理第一章緒論自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求本門課的內(nèi)容和要求自動(dòng)控制的發(fā)展簡史1.1什么是自動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng):就是不需要人的介入控制:達(dá)到人想要達(dá)到的某種目的自動(dòng)控制:在脫離人的直接干預(yù)下，利用控制裝置，使被控對(duì)象按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。自動(dòng)控制系統(tǒng):將被控對(duì)象和實(shí)現(xiàn)控制功能的控制裝置組合起來稱為自動(dòng)控制系統(tǒng)1.2自動(dòng)控制系統(tǒng)組成了解自動(dòng)控制系統(tǒng)涉及到的領(lǐng)域了解自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成部分1.2.1水位人工控制系統(tǒng)生活中儲(chǔ)水人的動(dòng)作眼睛觀察：是否滿了（檢測單元）大腦：是否發(fā)命令關(guān)水龍頭（控制器）手：執(zhí)行關(guān)水龍頭的命令（執(zhí)行器）有人的介入，所以不是自動(dòng)控制系統(tǒng)過程由下面的方塊圖表示1.2.2水位自動(dòng)控制系統(tǒng)一控制目的：水箱的水位保持不變?nèi)绻魅肓亢土鞒隽康牧髁坎蛔儯敲纯梢愿鶕?jù)流入量和流出量的流量差以及容器容積大小算出閥門打開的時(shí)間，這個(gè)工作由控制器來完成。由于這個(gè)系統(tǒng)中已無需人的介入，因此為自動(dòng)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)過程由下面的方塊圖表示1.2.3水位自動(dòng)控制系統(tǒng)二前例中影響水位的因素： 物料的流入（主動(dòng)控制） 物料的流出（負(fù)載變化）當(dāng)流入流出不平衡時(shí)水位發(fā)生變化前例中由于沒有對(duì)水位進(jìn)行檢測，所以當(dāng)水位發(fā)生變化時(shí)，控制器不知道，因此會(huì)產(chǎn)生偏差。改變的方法：對(duì)水位進(jìn)行檢測，與希望水位進(jìn)行比較，通過偏差大小進(jìn)行控制。自動(dòng)反饋控制系統(tǒng)：儀器測量水位（浮子）儀器發(fā)命令（控制器） 儀器調(diào)節(jié)閥（氣動(dòng)閥門）控制目的：將工件放在正確的位置原理：測量（攝像機(jī)） 比較（控制器） 執(zhí)行（執(zhí)行器—機(jī)械手）1.2.4機(jī)器人控制系統(tǒng)小結(jié)控制系統(tǒng)的組成：被控對(duì)象和一個(gè)目的選擇一些儀器儀表（測量儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制器）控制器執(zhí)行器被控對(duì)象偏差被控參數(shù)測量儀表參考輸入控制系統(tǒng)通常習(xí)慣用方框圖來表示方框：代表功能模塊方框圖帶箭頭的線段：代表信號(hào)傳遞方向典型的控制系統(tǒng)方框圖是：構(gòu)成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)。

1.3控制系統(tǒng)的分類

1.3.1開環(huán)控制和閉環(huán)控制——按結(jié)構(gòu)分水位（系統(tǒng)輸出）沒有反送到輸入端，因此對(duì)控制器的決策沒有影響。這種系統(tǒng)稱為開環(huán)系統(tǒng)。再看看水位自動(dòng)控制控制系統(tǒng)二先看看水位自動(dòng)控制系統(tǒng)一水位（系統(tǒng)輸出）反送到輸入端，影響控制器的決策將輸出量反送到輸入端，與輸入端形成偏差稱之為反饋閉環(huán)控制 將輸出量與參考輸入量進(jìn)行比較，并且將它們的偏差作為控制手段，以保持兩者之間預(yù)定關(guān)系的系統(tǒng)。也稱為反饋控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)中主要采用負(fù)反饋。負(fù)反饋：反饋的加入，使偏差越來越小。正反饋：反饋的加入，使偏差越來越大。（振蕩發(fā)生器）最大的特點(diǎn)： 消除偏差； 使系統(tǒng)對(duì)參數(shù)不敏感。開環(huán)控制和閉環(huán)控制的比較性能開環(huán)控制閉環(huán)控制有無反饋無有精度低高穩(wěn)定性不改變穩(wěn)定性可能改變穩(wěn)定性經(jīng)濟(jì)性成本低成本高信息反饋-------最基本的自動(dòng)控制原理反饋控制系統(tǒng)的中的常用術(shù)語：給定值（參考輸入值）偏差值控制量被控量擾動(dòng)量(內(nèi)擾,外擾)自動(dòng)控制裝置=測量儀表+控制器+執(zhí)行器被控過程（被控對(duì)象）控制系統(tǒng)=被控過程＋控制裝置1.3.2按輸入信號(hào)的變化規(guī)律分定值控制：參考輸入為一個(gè)恒定的值。如水位控制、速度控制等。程序控制：參考輸入為一個(gè)已知的時(shí)間函數(shù)。如全自動(dòng)洗衣機(jī)、熱處理過程等，隨動(dòng)控制：參考輸入為一個(gè)隨機(jī)變化的函數(shù)。火炮跟蹤系統(tǒng)等連續(xù)系統(tǒng)：系統(tǒng)中傳遞的信號(hào)都是時(shí)間軸上連續(xù)的信號(hào)。離散系統(tǒng)：系統(tǒng)中某一處或幾處信號(hào)為脈沖序列或時(shí)間軸上不連續(xù)的信號(hào)。典型的如計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。1.3.3按系統(tǒng)中傳遞信號(hào)的特點(diǎn)分線性系統(tǒng):

組成系統(tǒng)的所有元件或子系統(tǒng)都是線性的。非線性系統(tǒng)： 系統(tǒng)中至少有一個(gè)元件或子系統(tǒng)是非線性的。1.3.4按系統(tǒng)特點(diǎn)分1.4自控系統(tǒng)的要求和本門課程的任務(wù)建立控制系統(tǒng)的目的保證系統(tǒng)輸出具有輸入指定的數(shù)值保證系統(tǒng)輸出盡量不受擾動(dòng)的影響對(duì)系統(tǒng)的具體要求1、系統(tǒng)穩(wěn)定性2、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)快速性3、系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的準(zhǔn)確性研究一種方法（或理論）來指導(dǎo)構(gòu)筑一個(gè)控制系統(tǒng)具體：選擇系統(tǒng)的各個(gè)組成元件（構(gòu)成原系統(tǒng)）設(shè)計(jì)控制裝置以達(dá)到改變原系統(tǒng)的目