自動化專業英語教程教學課件July28,2007Email:wanghongwen@http://P2U1ATheWorldofControl第二部分第一單元課文A控制的世界A控制的世界

1.課文內容簡介：這是一篇關于專業課《自動控制原理》、《現代控制理論》的綜述性文章。主要介紹控制的基本概念、起源、功能、控制系統的分類和術語、控制系統工程設計問題等內容。2.溫習《自動控制原理》、《現代控制理論》中緒論的內容。3.生詞與短語regulatev.

調整aboundv.

大量存在powerboost功率助推裝置aerodynamicadj.

空氣動力學的dampv.

阻尼，減幅，衰減yawn.

偏航altituden.

海拔attituden.

姿態intuitionn.

直覺trail-and-errorn.

試湊法P2U1ATheWorldofControl第二部分第一單元課文A控制的世界dynamicresponse動態響應disturbancen.

擾動parametern.

參數modificationn.

修正，修改transferfunction傳遞函數domainn.

域，領域adventn.

出現statevariable狀態變量matrixalgebra矩陣代數approachn.

途徑，方法；研究proponentn.

提倡者detractorn.

批評者tutorialadj.

指導性的subsequentadj.

后序的open-loopn.

開環closed-loopn.

閉環P2U1ATheWorldofControl第二部分第一單元課文A控制的世界discreteadj.

離散的differentialequation微分方程differenceequation差分方程intervaln.

間隔sampled-datan.

采樣數據nonlinearadj.

非線性的time-invariantadj.

時不變的coefficientn.

系數stationaryadj.

靜態的lumpedparameter集中參數distributedparameter分散參數spatialadj.空間的springn.

彈簧leadn.

導線resistancen.

阻抗P2U1ATheWorldofControl第二部分第一單元課文A控制的世界uniformadj.

一致的elasticadj.

有彈性的ordinarydifferentialequation常微分方程partialdifferentialequation偏微分方程deterministicadj.

確定的stochasticadj.

隨機的

[st?'k?st?k]predictableadj.

可斷定的probabilitytheory概率論multivariablen.

多變量configurationn.

構造，結構propertyn.

性質modeln.

模型v.

建模linearization

n.

線性化

[l?n??ra?'ze???n]strategyn.

方法

['str?t?d??]performancecriteria性能指標[kra?'t??r??]P2U1ATheWorldofControl第二部分第一單元課文A控制的世界hardwaren.

硬件developmentsystem開發系統rationalen.

理論，原理的闡述4.難句翻譯[1]ThereactiontimeofahumanpilotistooslowtoenablehimorhertoflyanaircraftwithalightlydampedDutchrollmodewithoutayawdampersystem.飛行員的反應速度太慢，如果不附加阻尼偏航系統，飛行員就無法通過輕微阻尼的側傾轉向方式來駕駛飛機。升力大于重力的時候，有規律的大幅度搖擺機翼，從后面看飛機就像鐘擺一樣P2U1ATheWorldofControl第二部分第一單元課文A控制的世界[2]Sincetheoutputisfedbackinafunctionalformdeterminedbythenatureofthefeedbackelementsandthensubtractedfromtheinput…因為輸出會以由反饋部件特性決定的函數形式反饋回來，然后從輸入中減去……THEWorldofControlThewordcontrolisusuallytakentomeanregulate,direct,orcommand.Controlsystemsaboundinourenvironment.Inthemostabstractsenseitispossibletoconsidereveryphysicalobjectasacontrolsystem.Introductiondirect指導aboundin存在abstractsense抽象意義控制一詞的含義一般是調節、指導或者命令?？刂葡到y大量存在于我們周圍。在最抽象的意義上說，每個物理對象都是一個控制系統。Controlsystemsdesignedbyhumansareusedtoextendtheirphysicalcapabilities,toCompensatefortheirphysicallimitations,torelievethemofroutineortedioustasks,ortosaveMoney.Inamodernaircraft,forexample,thepowerboostcontrolsamplifytheforceappliedbythepilottomovethecontrolsurfacesagainstlargeaerodynamicforces.extendtheirphysicalcapabilities擴展能力Compensatefortheirphysicallimitations彌補生理上的限制routineortedioustasks常規、單調的工作thepowerboostcontrols功率助推裝置controlsurfaces控制翼面aerodynamicforces空氣阻力Controlsystemsdesignedbyhumansareusedtoextendtheirphysicalcapabilities,toCompensatefortheirphysicallimitations,torelievethemofroutineortedioustasks,ortosaveMoney.Inamodernaircraft,forexample,thepowerboostcontrolsamplifytheforceappliedbythepilottomovethecontrolsurfacesagainstlargeaerodynamicforces.控制系統被人們用來擴展自己的能力，補償生理上的限制，或把自己從常規、單調的工作中解脫出來，或者用來節省開支。例如在現代航空器中，功率助推裝置可以把飛行員的力量放大，從而克服巨大的空氣阻力推動飛行控制翼面。ThereactiontimeofahumanpilotistooslowtoenablehimorhertoflyanaircraftwithalightlydampedDutchrollmodewithouttheadditionofayawdampersystem.Anautopilot(flightcontrolsystem)relievesthepilotofthetaskofcontinuouslyoperatingthecontrolstomaintainthedesiredheading,altitude,andattitude.Freedofthisroutinetask,thepilotcanperformothertasks,suchasnavigationand/orcommunications,thusreducingthenumberofcrewrequiredandconsequentlytheoperatingcostoftheaircraft.alightlydampedDutchrollmode輕微阻尼的側傾轉向方式yawdampersystem阻尼偏航系統maintainthedesiredheading,altitude,andattitude保持正確航向、高度和姿態

navigation領航ThereactiontimeofahumanpilotistooslowtoenablehimorhertoflyanaircraftwithalightlydampedDutchrollmodewithouttheadditionofayawdampersystem.Anautopilot(flightcontrolsystem)relievesthepilotofthetaskofcontinuouslyoperatingthecontrolstomaintainthedesiredheading,altitude,andattitude.Freedofthisroutinetask,thepilotcanperformothertasks,suchasnavigationand/orcommunications,thusreducingthenumberofcrewrequiredandconsequentlytheoperatingcostoftheaircraft.飛行員的反應速度太慢，如果不附加阻尼偏航系統，飛行員就無法通過輕微阻尼的側傾轉向方式來駕駛飛機。自動飛行控制系統把飛行員從保持正確航向、高度和姿態的連續操作任務中解脫出來。沒有了這些常規操作，飛行員可以執行其他的任務，如領航或通訊，這樣就減少了所需的機組人員，降低了飛行費用。Inmanycases,thedesignofcontrolsystemisbasedonsometheoryratherthanintuitionortrail-and-error.Controltheoryisusedfordealingwiththedynamicresponseofasystemtocommands,regulations,ordisturbances.Theapplicationofcontroltheoryhasessentiallytwophases:dynamicanalysisandcontrolsystemdesign.Theanalysisphaseisconcernedwithdeterminationoftheresponseofaplant(thecontrolledobject)tocommands,disturbances,andchangesintheplantparameters.Ifthedynamicresponseissatisfactory,thereneedbenosecondphase.Iftheresponseisunsatisfactoryandmodificationoftheplantisunacceptable,adesignphaseisnecessarytoselectthecontrolelements(thecontroller)neededtoimprovethedynamicperformancetoacceptablelevels.intuitionortrail-and-error直覺或試湊法commands,regulations,ordisturbances命令、調節或擾動phases方面modificationoftheplantisunacceptable不能改變被控對象determinationoftheresponseofaplant被控對象的決定性作用Inmanycases,thedesignofcontrolsystemisbasedonsometheoryratherthanintuitionortrail-and-error.Controltheoryisusedfordealingwiththedynamicresponseofasystemtocommands,regulations,ordisturbances.Theapplicationofcontroltheoryhasessentiallytwophases:dynamicanalysisandcontrolsystemdesign.在很多情況下，控制系統的設計是基于某種理論，而不是靠直覺或試湊法。控制系統能夠用來處理系統對命令、調節或擾動的動態響應。控制理論的應用基本上有兩個方面：動態響應分析和控制系統設計。Theanalysisphaseisconcernedwithdeterminationoftheresponseofaplant(thecontrolledobject)tocommands,disturbances,andchangesintheplantparameters.Ifthedynamicresponseissatisfactory,thereneedbenosecondphase.Iftheresponseisunsatisfactoryandmodificationoftheplantisunacceptable,adesignphaseisnecessarytoselectthecontrolelements(thecontroller)neededtoimprovethedynamicperformancetoacceptablelevels.系統分析關注的是命令、擾動和系統參數的變化對被控對象響應的決定作用。如某動態響應是滿足需要的，就不需要第二步了。如果系統不能滿足要求，而且不能改變被控對象，就需要進行系統設計，來選擇使動態性能達到要求的控制元件。Controltheoryitselfhastwocategories:classicalandmodern.Classicalcontroltheory,whichhaditsstartduringWorldWarII,canbecharacterizedbythetransferfunctionconceptwithanalysisanddesignprincipallyintheLaplaceandfrequencydomains.Moderncontroltheoryhasarisenwiththeadventofhigh-speeddigitalcomputersandcanbecharacterizedbythestatevariableconceptwithemphasisonmatrixalgebraandwithanalysisanddesignprincipallyinthetimedomain.Asmightbeexpected,eachapproachhasitsadvantagesanddisadvantagesaswellasitsproponentsanddetractors.categories部分transferfunctionconcept傳遞函數概念adventofhigh-speeddigitalcomputers高速數字計算機的出現statevariable狀態變量matrixalgebra矩陣代數proponentsanddetractors倡導者和反對者Controltheoryitselfhastwocategories:classicalandmodern.Classicalcontroltheory,whichhaditsstartduringWorldWarII,canbecharacterizedbythetransferfunctionconceptwithanalysisanddesignprincipallyintheLaplaceandfrequencydomains.Moderncontroltheoryhasarisenwiththeadventofhigh-speeddigitalcomputersandcanbecharacterizedbythestatevariableconceptwithemphasisonmatrixalgebraandwithanalysisanddesignprincipallyinthetimedomain.Asmightbeexpected,eachapproachhasitsadvantagesanddisadvantagesaswellasitsproponentsanddetractors.控制理論本身分成兩個部分：經典和現代。經典控制理論始于二次大戰以傳遞函數的概念為特征，分析和設計主要在拉普拉斯域和頻域內進行?，F代控制理論是隨著高速數字計算機的出現而發展起來的。它以狀態變量的概念為特征，重點在于矩陣代數，分析和設計主要在時域。每種方法都有其優點和缺點，也各有其倡導者和反對者。Ascomparedtomodernapproach,theclassicalapproachhasthetutorialadvantageofplacinglessemphasisonmathematicaltechniquesandmoreemphasisonphysicalunderstanding.Furthermore,inmanydesignsituationstheclassicalapproachisnotonlysimplerbutmaybecompletelyadequate.Inthosemorecomplexcaseswhereitisnotadequate,theclassicalapproachsolutionmayaidinapplyingthemodernapproachandmayprovideacheckonthemorecompleteandexactdesign.Forthesereasonsthesubsequentarticleswillintroducetheclassicalapproachindetail.tutorial指導性mathematicaltechniques數學技術physicalunderstanding物理理解completelyadequate完全夠用check檢查solution解Ascomparedtomodernapproach,theclassicalapproachhasthetutorialadvantageofplacinglessemphasisonmathematicaltechniquesandmoreemphasisonphysicalunderstanding.Furthermore,inmanydesignsituationstheclassicalapproachisnotonlysimplerbutmaybecompletelyadequate.Inthosemorecomplexcaseswhereitisnotadequate,theclassicalapproachsolutionmayaidinapplyingthemodernapproachandmayprovideacheckonthemorecompleteandexactdesign.Forthesereasonsthesubsequentarticleswillintroducetheclassicalapproachindetail.與現代控制理論相比，經典方法具有指導性的優點，它把重點很少放在數學技術上，而把更多重點放在物理理解上。而且在許多設計情況中，經典方法既簡單也完全足夠用。在那些更復雜的情況中，經典方法雖不能滿足，但它的解可以對應用現代方法起輔助作用，而且可以對設計進行更完整和準確的檢查。由于這些原因，后續的章節將詳細地介紹經典控制理論。ClassificationandTerminologyofControlSystemsControlsystemsareclassifiedintermsthatdescribeeitherthesystemitselforitsvariables:Open-loopandclosed-loopcontrolsystems(seeFig.2-1A-1).Anopen-loopsystemisoneinwhichthecontrolactionisindependentoftheoutput.Aclosed-loopsystem,however,theinputoftheplantissomehowdependontheactualoutput.Sincetheoutputisfedbackinafunctionalformdeterminedbythenatureofthefeedbackelementsandthensubtractedfromtheinput,aclosed-loopsystemisoftenreferredtoasanegativefeedbacksystemorsimplyasafeedbacksystem.controlaction控制行為nature性質ClassificationandTerminologyofControlSystemsControlsystemsareclassifiedintermsthatdescribeeitherthesystemitselforitsvariables:Open-loopandclosed-loopcontrolsystems(seeFig.2-1A-1).Anopen-loopsystemisoneinwhichthecontrolactionisindependentoftheoutput.Aclosed-loopsystem,however,theinputoftheplantissomehowdependontheactualoutput.Sincetheoutputisfedbackinafunctionalformdeterminedbythenatureofthefeedbackelementsandthensubtractedfromtheinput,aclosed-loopsystemisoftenreferredtoasanegativefeedbacksystemorsimplyasafeedbacksystem.

控制系統的分類和術語

控制系統可根據系統本身或其參量進行分類：開環和閉環系統（如圖2-1A-1）：開環控制系統是控制行為與輸出無關的系統。而閉環系統，其被控對象的輸入在某種程度上依賴于實際的輸出。因為輸出以由反饋元件決定的一種函數形式反饋回來，然后被輸入減去。閉環系統通常是指負反饋系統或簡稱為反饋系統。

Continuousanddiscretesystems.Thesystemthatallitsvariablesarecontinuousfunctionsoftimeiscalledcontinuous-variableoranalogsystem;thedescribingequationaredifferentialequation.Adiscrete-variableordigitalsystemhasoneormorevariablesknownonlyatparticularinstantsoftime,asshowninFig.2-1A-2b;theequationsaredifferenceequations.Ifthetimeintervalsarecontrolled,thesystemistermedasampled-datesystem.Discretevariablesoccurnaturally,asfromascanningradarthatobtainspositiondataonceperscanoradatachannelthattransmitsmanypiecesofinformationinturn.Adiscretevariablewillobviouslyapproachacontinuousvariableasthesamplingintervalisdecreased.Discontinuousvariables,suchasshowninFig.2-1A-2coccurin“on-off”or“bang-bang”controlsystemandaretreatedseparatelyinasubsequentpaper（后續章節）.variablesknownonlyatparticularinstantsoftime特殊時刻的可知變量bang-bang”controlsystem乒乒控制系統sampled-datesystem數據采樣系統occurnaturally隨機產生

連續和離散系統：所有變量都是時間的連續函數的系統稱做連續變量或模擬系統，描述的方程是微分方程。離散變量或數字系統有一個或多個只是在特殊時刻可知的變量，如圖2-1A-2b，描述方程是差分方程。如果時間間隔是可控的，系統被稱做數據采樣系統。離散變量隨機地產生，比如掃描雷達每次掃描獲取一個位置的數據或者是數據通道輪流轉換許多片信息。顯然，當采樣間隔減小時，離散變量就接近一個連續變量。不連續的變量，如圖2-1A-2c所示，出現在開關或乓-乓控制系統中。這將分別在后續的章節中討論。圖2-1A-2連續系統和離散系統Linearandnonlinearsystems.Asystemislinearifallitselementsarelinear,andnonlinearifanyelementisnonlinear.Time-invariantandtime-variantsystems.Atime-invariant(orstationary)systemisonewhoseparameterdonotvarywithtime.Theoutputofastationarysystemisindependentofthetimeatwhichaninputisapplied,andthecoefficientsofthedescribingdifferentialequationsareconstants.Atime-variant(ornonstationary)systemisasystemwithoneormoreparametersthatvarywithtime.Thetimeatwhichaninputisappliedmustbeknow,andthecoefficientsofthedifferentialequationaretime-dependent.線性和非線性系統：如果系統所有元件都是線性的，系統就是線性的。如果任何一個是非線性的，系統就是非線性的。

時變和時不變系統：一個時不變系統或靜態系統，其參數不隨時間變化。時不變系統的輸出和輸入作用的時間無關，并且描述系統的微分方程的系數為常數。如果有一個或多個參數隨時間變化，則系統是時變或非靜態系統。輸入作用的時間必須已知，且微分方程的系數是隨時間而變化的。Lumpedparameteranddistributedparametersystems.Lumpedparametersystemsarethoseforwhichphysicalcharacteristicsareassumedtobeconcentratedinoneormore“lumps”andthusindependentofanyspatialdistribution.Ineffect(在作用上),bodiesareassumedrigidandtreatedaspointmassed;springsaremasslessandelectricalleadsresistanceless,orsuitablecorrectionsaremadetosystemmassorresistance;temperaturesareuniform;etc.Indistributedparametersystems,thecontinuousspatialdistributionofaphysicalcharacteristicistakenintoaccount.Bodiesareelastic,springhaveadistributedmass,electricalleadshaveadistributeresistance,andtemperaturesvaryacrossabody.Lumpedparametersystemsaredescribedbyordinarydifferentialequation;whiledistributedparametersystemsaredescribedbypartialdifferentialequations.Lumped集中spatialdistribution空間分布rigid剛性pointmassed質點spring彈簧electricalleads電線suitablecorrections適當的補償elastic彈性Lumpedparameteranddistributedparametersystems.Lumpedparametersystemsarethoseforwhichphysicalcharacteristicsareassumedtobeconcentratedinoneormore“lumps”andthusindependentofanyspatialdistribution.Ineffect(在作用上),bodiesareassumedrigidandtreatedaspointmassed;springsaremasslessandelectricalleadsresistanceless,orsuitablecorrectionsaremadetosystemmassorresistance;temperaturesareuniform;etc.Indistributedparametersystems,thecontinuousspatialdistributionofaphysicalcharacteristicistakenintoaccount.Bodiesareelastic,springhaveadistributedmass,electricalleadshaveadistributeresistance,andtemperaturesvaryacrossabody.Lumpedparametersystemsaredescribedbyordinarydifferentialequation;whiledistributedparametersystemsaredescribedbypartialdifferentialequations.集中參數和分散參數系統：集中參數系統是其物理性質被假設集中在一塊或多塊，從而與任何空間分布無關的系統。在作用上，物體被假設為剛性的，被作為質點處理；彈簧是沒有質量的，電線是沒有電阻的，或者對系統質量或電阻進行適當的補償；溫度在各部分是一致的，等等。在分布參數系統中，要考慮到物理特性的連續空間分布。物體是有彈性的，彈簧是有分布質量的，電線具有分布電阻，溫度在物體各處是不同的。集中參數系統由常微分方程描述，而分布參數系統由偏微分方程描述。Deterministicandstochasticsystem.Asystemorvariableisdeterministicifitsfuturebehaviorisbothpredictableandrepeatablewithinreasonablelimits.Ifnot,thesystemorvariableiscalledstochasticorrandom.Analysesofstochasticsystemsandofdeterministicsystemwithstochasticinputsarebasedonprobabilitytheory.Deterministicandstochastic確定和隨機futurebehavior未來性能probabilitytheory概率論Deterministicandstochasticsystem.Asystemorvariableisdeterministicifitsfuturebehaviorisbothpredictableandrepeatablewithinreasonablelimits.Ifnot,thesystemorvariableiscalledstochasticorrandom.Analysesofstochasticsystemsandofdeterministicsystemwithstochasticinputsarebasedonprobabilitytheory.確定系統和隨機系統：一個系統或變量，如果其未來的性能在合理的限度內是可預測和重復的，則這個系統或變量就是確定的。否則，系統或變量就是隨機的。對隨機系統或有隨機輸入的確定系統的分析是基于概率論基礎上的。Single-variableandmultivariablesystem.Asingle-variablesystemisdefinedasonewithonlyoneoutputforonereferenceorcommandinputandisoftenreferredtoasasingleinputsingleoutput(SISO)system.Amultivariable(MIMO)systemhasanynumberofinputsandoutputs.單變量和多變量系統：單變量系統被定義為對于一個參考或命令輸入只有一個輸出的系統，經常被稱為單輸入單輸出（SISO）系統。多變量（MIMO）系統含有任意多個輸入和輸出。ControlSystemEngineeringDesignProblemControlsystemengineeringconsistsofanalysisanddesignofcontrolconfiguration.Analysisistheinvestigationofthepropertiesofanexistingsystem.Thedesignproblemisonechoiceandarrangementofsystemcomponentstoperformaspecifictask.Designingacontrolsystemisnotapreciseorwell-definedprocess;rather,itisasequenceofinterrelatedevents.Atypicalsequencemightbecontrolconfiguration控制結構systemcomponents系統部件interrelatedevents相關事件investigation調查；研究ControlSystemEngineeringDesignProblemControlsystemengineeringconsistsofanalysisanddesignofcontrolconfiguration.Analysisistheinvestigationofthepropertiesofanexistingsystem.Thedesignproblemisonechoiceandarrangementofsystemcomponentstoperformaspecifictask.Designingacontrolsystemisnotapreciseorwell-definedprocess;rather,itisasequenceofinterrelatedevents.Atypicalsequencemightbe控制系統工程設計問題 控制系統工程由控制結構的分析和設計組成。分析是對所存在的系統性能的研究，設計問題是對系統部件的一種選擇和安排從而實現特定的任務?？刂葡到y的設計并不是一個精確或嚴格確定的過程，而是一系列相關事情的序列，典型的順序是：Modelingoftheplant;Linearizationofplantmodel;Dynamicanalysisoftheplant;Nonlinearsimulationoftheplant;Establishmentofthecontrolphilosophy&strategy;Selectionoftheperformancecriteriaandindices;Designofthecontroller;Dynamicanalysisofthecompletesystem;Nonlinearsimulationofthecompletessystem;Selectionofthehardwaretobeused;Constructionandtestofthedevelopmentsystem;Designoftheproductionmodel;Testoftheproductionmodel.philosophy&strategy思想和方法performancecriteriaandindices性能標準和指標developmentsystem開發系統productionmodel產品模型Modelingoftheplant;Linearizationofplantmodel;Dynamicanalysisoftheplant;Nonlinearsimulationoftheplant;Establishmentofthecontrolphilosophy&strategy;Selectionoftheperformancecriteriaandindices;Designofthecontroller;Dynamicanalysisofthecompletesystem;Nonlinearsimulationofthecompletessystem;Selectionofthehardwaretobeused;Constructionandtestofthedevelopmentsystem;Designoftheproductionmodel;Testoftheproductionmodel.1)被控對象的建模；2）系統模型的線性化；3）系統的動態分析；4）系統的非線性仿真；5）控制思想和方法的建立；6）性能指標的選擇；7）控制器的設計；8）整個系統的動態分析；9）整個系統的非線性仿真；10）所用硬件的選擇；11）開發系統的建立和測試；12）產品模型的設計；13）產品模型的測試Thesequenceisnotrigid,all-inclusive,ornecessarilysequential.Itisgivenheretoestablisharationaleforthetechniquesdevelopedanddiscussedinthesubsequentunits.sequenceisnotrigid順序不是固定的necessarilysequential必要的次序developedanddiscussed提出和討論subsequentunits后續單元這個順序不是固定的，全包括的或必要次序的。這里給出為后續單元提出和討論的技術做一個合理的闡述。P2U1ATheWorldofControl第二部分第一單元課文A控制的世界5.參考譯文A控制的世界簡介控制一詞的含義一般是調節、指導或者命令。控制系統大量存在于我們周圍。在最抽象的意義上說，每個物理對象都是一個控制系統。 控制系統被人們用來擴展自己的能力，補償生理上的限制，或把自己從常規、單調的工作中解脫出來，或者用來節省開支。例如在現代航空器中，功率助推裝置可以把飛行員的力量放大，從而克服巨大的空氣阻力推動飛行控制翼面。飛行員的反應速度太慢，如果不附加阻尼偏航系統，飛行員就無法通過輕微阻尼的側傾轉向方式來駕駛飛機。自動飛行控制系統把飛行員從保持正確航向、高度和姿態的連續操作任務中解脫出來。沒有了這些常規操作，飛行員可以執行其他的任務，如領航或通訊，這樣就減少了所需的機組人員，降低了飛行費用。 在很多情況下，控制系統的設計是基于某種理論，而不是靠直覺或試湊法。控制系統能夠用來處理系統對命令、調節或擾動的動態響應?？刂评碚摰膽没旧嫌袃蓚€方面：動態P2U1ATheWorldofControl第二部分第一單元課文A控制的世界

響應分析和控制系統設計。系統分析關注的是命令、擾動和系統參數的變化對被控對象響應的決定作用。如某動態響應是滿足需要的，就不需要第二步了。如果系統不能滿足要求，而且不能改變被控對象，就需要進行系統設計，來選擇使動態性能達到要求的控制元件。 控制理論本身分成兩個部分：經典和現代。經典控制理論始于二次大戰以傳遞函數的概念為特征，分析和設計主要在拉普拉斯域和頻域內進行?，F代控制理論是隨著高速數字計算機的出現而發展起來的。它以狀態變量的概念為特征，重點在于矩陣代數，分析和設計主要在時域。每種方法都有其優點和缺點，也各有其倡導者和反對者。與現代控制理論相比，經典方法具有指導性的優點，它把重點很少放在數學技術上，而把更多重點放在物理理解上。而且在許多設計情況中，經典方法既簡單也完全足夠用。在那些更復雜的情況中，經典方法雖不能滿足，但它的解可以對應用現代方法起輔助作用，而且可以對設計進行更完整和準確的檢查。由于這些原因，后續的章節將詳細地介紹經典控制理論。P2U1ATheWorldofControl第二部分第一單元課文A控制的世界

控制系統的分類和術語

控制系統可根據系統本身或其參量進行分類：開環和閉環系統（如圖2-1A-1）：開環控制系統是控制行為與輸出無關的系統。而閉環系統，其被控對象的輸入在某種程度上依賴于實際的輸出。因為輸出以由反饋元件決定的一種函數形式反饋回來，然后被輸入減去。閉環系統通常是指負反饋系統或簡稱為反饋系統。

圖2-1A-1開環控制系統和閉環控制系統P2U1ATheWorldofControl第二部分第一單元課文A控制的世界

連續和離散系統：所有變量都是時間的連續函數的系統稱做連續變量或模擬系統，描述的方程是微分方程。離散變量或數字系統有一個或多個只是在特殊時刻可知的變量，如圖2-1A-2b，描述方程是差分方程。如果時間間隔是可控的，系統被稱做數據采樣系統。離散變量隨機地產生，例如：為只能接受離散數據的數字計算機提供一個輸入。顯然，當采樣間隔減小時，離散變量就接近一個連續變量。不連續的變量，如圖2-1A-2c所示，出現在開關或乓-乓控制系統中。這將分別在后續的章節中討論。圖2-1A-2連續系統和離散系統P2U1ATheWorldofControl第二部分第一單元課文A控制的世界

線性和非線性系統：如果系統所有元件都是線性的，系統就是線性的。如果任何一個是非線性的，系統就是非線性的。時變和時不變系統：一個時不變系統或靜態系統，其參數不隨時間變化。當提供一個輸入時，時不變系統的輸出不依賴于時間。描述系統的微分方程的系數為常數。如果有一個或多個參數隨時間變化，則系統是時變或非靜態系統提供輸入的時間必須已知，微分方程的系數是隨時間而變化的。集中參數和分散參數系統：集中參數系統是其物理性質被假設集中在一塊或多塊，從而與任何空間分布無關的系統。在作用上，物體被假設為剛性的，被作為質點處理；彈簧是沒有質量的，電線是沒有電阻的，或者對系統質量或電阻進行適當的補償；溫度在各部分是一致的，等等。在分布參數系統中，要考慮到物理特性的連續空間分布。物體是有彈性的，彈簧是有分布質量的，電線具有分布電阻，溫度在物體各處是不同的。集中參數系統由常微分方程描述，而分布參數系統由偏微分方程描述。確定系統和隨機系統：一個系統或變量，如果其未來的性能在合理的限度內是可預測和重復的，則這個系統或變量就是確定的。否則，系統或變量就是隨機的。對隨機系統或有隨機P2U1ATheWorldofControl第二部分第一單元課文A控制的世界

輸入的確定系統的分析是基于概率論基礎上的。單變量和多變量系統：單變量系統被定義為對于一個參考或命令輸入只有一個輸出的系統，經常被稱為單輸入單輸出（SISO）系統。多變量（MIMO）系統含有任意多個輸入和輸出?？刂葡到y工程設計問題 控制系統工程由控制結構的分析和實際組成。分析是對所存在的系統性能的研究，設計問題是對系統部件的一種選擇和安排從而實現特定的任務?？刂葡到y的設計并不是一個精確或嚴格確定的過程，而是一系列相關事情的序列，典型的順序是：

1)被控對象的建模；2）系統模型的線性化；3）系統的動態分析；4）系統的非線性仿真；5）控制思想和方法的建立；6）性能指標的選擇；7）控制器的設計；8）整個系統的動態分析；9）整個系統的非線性仿真；10）所用硬件的選擇；P2U1ATheWorldofControl第二部分第一單元課文A控制的世界11）開發系統的建立和測試；12）產品模型的設計；13）產品模型的測試。這個順序不是固定的，全包括的或必要次序的。這里給出為后續單元提出和討論的技術做一個合理的闡述。補充：專業術語的翻譯有關數量的翻譯7.4專業術語的翻譯所謂意譯就是按照英語的意思，從漢語中找出對應的詞匯將原文翻譯出來。1.意譯OperatingsystemMultimediaObject-orientedprogrammingSwitchingmatrixAdaptivecontrolLAN-LocalAreaNetworkNC-NumericalControlNC-NetworkComputer操作系統多媒體面向對象的程序設計交換矩陣自適應控制局域網數控網絡計算機如原文中的英語意義很長，在漢語中無對應詞匯，只是一種單位、歷史沿襲。2.音譯RadarLogichertzmicrophonelaser雷達邏輯赫茲麥克風鐳射（激光）7.4專業術語的翻譯7.4專業術語的翻譯按照所描述事物的形狀來翻譯3.象譯I-cursorT-connectionV-conversionToolnoseI形光標T形連接V轉換機床刀具刀尖7.5有關數量的翻譯1.英語的單位10110210310410610710910101012tenOnehundredOnethousandTenthousandOnemillionTenmillionOnebillionTenbillionOnetrillion2.數詞的增加和減少的譯法和讀法AisNtimesaslarge(long,heavy,…)asBAisNtimeslarger(longer,heavier…)thanBAislarger(longer,heavier…)thanBbyNtimesTheaeroplaneistwotimesfasterthansound.Inthepresenceof5%carbondioxide,carbonmonoxidebecomestwiceastoxicasitisalone.Theoxygenatomisnearly16timesheavierthanthehydrogenatom.7.5有關數量的翻譯Thewireistwiceaslongasthatone.7.5有關數量的翻譯表示倍數減少時，英語習慣使用倍數。而漢語習慣使用分數和百分數。翻譯時需要換算成減少到1/N。(1)reduceby10%減少了10%(2)reduceto10%減少到10%(3)reducebyafactorof10減少了9/10(減少到1/10)(4)reduce10times減少到1/10(減少了9/10)倍數減少的譯法Therateisdecreased9folds.速率降低到原來的1/9。Thenewequipmentwillreducetheerrorprobabilitybyafactorof7.新設備將使誤差概率降低七分之六。Thelengthofthetestbedwasreducedbyafactoroften

。試驗臺的長度減少到十分之一。7.5有關數量的翻譯Thisoneistentimeslighterthanthatone.這一個比那一個輕十分之九。Airisbroughtintothecylindersandcompressedabouttwiceasmuchasthebulkofthecylinderofagasolineengine.空氣被壓送進汽缸，并被壓縮到大約為汽油機汽缸體積的二分之一。7.5有關數量的翻譯倍數增加的譯法主語+increase/goup/improve/rise/grow…+Ntimes/fold結構.翻譯時應翻譯為增加N倍或增加了N－1倍Theliquorwasdilutedwithwatertofivetimesitsoriginalvolume.Thesteeloutputhasincreasedbytwotimes.Thedrainvoltagehasbeenincreasedbyafactorof4.again也具有倍的意思。用于句型asmuch(many…）againas與againasmuchas可譯為“是……的兩倍”或“比……多一倍”。halfasmuchagainas與halfagainasmuchas譯為“是……的一倍半”，“比………多一半”Thewireisaslongagainasthat.WheelAturnshalfasfastagainasthatone.7.5有關數量的翻譯7.5有關數量的翻譯half(of):“是……的一半”halfasmuchas“比……少一半”或“比……少二分之一”。Thespeedistwicelessthantheaveragespeed.Thiskindoffilmistwicethinnerthanordinarypaper.

半數的譯法7.5有關數量的翻譯英語和漢語中，表示分數和百分數的增減，一般都不包括基數在內，可直接譯成“增加（減少）百分之幾”或“增加（減少）幾分之幾”。Theproductionhasincreasedby36%.Productionhasincreased100%overaprevioustwo–stepmethod.Thepressurewillbereducedtoone-fourthofitsoriginalvalue.分數和百分數增減的譯法作業8：一、請將英文翻譯成中文。1、part2:unit1:B:第1段翻譯；2、part2:unit1:B:第2段翻譯；P2U1BTheTransferFunctionandtheLaplaceTransformation第二部分第一單元課文B傳遞函數和拉普拉斯變換

B傳遞函數和拉普拉斯變換1.課文內容簡介：主要介紹專業課《自動控制原理》中傳遞函數的概念、拉普拉斯變換的定義、拉普拉斯變換后的運算規則和系統建模方法，內容雖然簡潔，但可建立許多非常重要的概念。2.溫習《自動控制原理》中有關拉普拉斯變換的相關內容。3.生詞與短語initialcondition初始條件lagv.,n.

延遲polynomialn.

多項式ordern.

階integratev.

積分differentiatev.

微分denominatorn.

分母stabilityn.

穩定性P2U1BTheTransferFunctionandtheLaplaceTransformation第二部分第一單元課文B傳遞函數和拉普拉斯變換

transientresponse暫態響應numeratorn.

分子magnituden.

幅值signn.

符號steady-staten.

穩態stepn.

階躍（信號）blockdiagramalgebra方塊圖計算（代數）Laplacetransformation拉普拉斯變換operationalmathematics工程數學algebraicequation代數方程implementv.

實現manipulatev.

處理becomeadeptin熟練homogeneoussolution通解particularsolution特解unilateralFourierintegral單邊傅里葉積分P2U1BTheTransferFunctionandtheLaplaceTransformation第二部分第一單元課文B傳遞函數和拉普拉斯變換

inversetransform反（逆）變換improperintegral奇異（無理）積分superpositionn.

疊加initialvalue初值finalvalue終值shiftingtheorem