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1、我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物自动控制原理1 本章介绍自动控制的基本概念、自动控制系统的构成和特点、自动控制系统的几种类型等。 1.1 1.1 概述概述1.2 1.2 自动控制的基本原理自动控制的基本原理1.3 1.3 控制系统的分类控制系统的分类1.4 1.4 对控制系统的性能要求对控制系统的性能要求习习 题题我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物自动控制原理2n20世纪40年代“经典控制理
2、论”正式诞生，代表作是维纳（Wiener）1948年发表的控制论（Cybernetics or Control and Communication in the Animal and Machine）。 “经典控制理论”以传递函数为数学工具，研究对象主要是单输入单输出线性的一类自动控制系统。n60年代初，第一颗人造卫星上天，太空飞船成功登月，催生了“现代控制理论”。 “现代控制理论”以状态空间法为基础，主要研究多输入多输出、时变、非线性控制系统的分析和设计问题。1.1 概述概述我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表
3、里边有一个活的生物自动控制原理31.2 1.2 自动控制的基本原理自动控制的基本原理1.2.1 1.2.1 自动控制系统举例自动控制系统举例(1) 温度控制系统 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物自动控制原理4(2)位置随动系统1.2 1.2 自动控制的基本原理自动控制的基本原理我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物自动控制原理51.2 1.2 自动控制的基本原理自动控制的基本原理n被控对象：被控
4、对象： 它接受控制量并输出被控量n测量装置：测量装置： 它把被控对象的被控量检测出来n比较装置：比较装置： 它把测量信号与给定信号比较，得到偏差 n计算装置：计算装置： 可以进行复杂运算，决定系统性能的好坏 n放大装置：放大装置： 经过计算处理的信号通常是弱信号，不能驱动被控制对象，由它进行放大n执行装置：执行装置： 它推动被控对象的被控量发生变化 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物自动控制原理61.3 1.3 控制系统的分类控制系统的分类1.3.1 1.3.1 按信号传递路径分类按信号传递路
5、径分类(1)按给定值操作的开环控制系统(2)按干扰补偿的开环控制系统 (3)按偏差调节的闭环控制系统我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物自动控制原理71.3 1.3 控制系统的分类（续）控制系统的分类（续） (4)复合控制系统1.3.2 1.3.2 按输入信号特征分类按输入信号特征分类 (1)恒值控制系统 (2)程序控制系统 (3)随动控制系统（又称伺服系统）我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物自
6、动控制原理81.3 1.3 控制系统的分类（续）控制系统的分类（续）(1)线性系统 线性系统中各元件的静特性为直线。 线性系统有两个重要特性叠加性和齐次性 1)叠加性：如果用c1(t)表示由r1(t)产生的输出，用c2(t)表示由r2(t)产生的输出，则当r1(t)和r2(t)同时作用时，输出量为c1(t) + c2(t) 。 2)齐次性：如果用c(t)表示由r(t)产生的输出量，则在Kr(t)作用下的输出量为Kc(t)。 1.3.3 1.3.3 按系统数学模型分类按系统数学模型分类我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有
7、错：表里边有一个活的生物自动控制原理91.3 1.3 控制系统的分类（续）控制系统的分类（续）(2)非线性系统 系统中只要某一部件具有非线性特性就是非线性系统。 非线性系统的特点是不满足叠加原理。图中分别为继电器、死区、饱和、间隙特性，还有大量的其它非线性特性。 (a) (b) (c) (d )我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物自动控制原理101.3 1.3 控制系统的分类（续）控制系统的分类（续）(1)连续时间系统：控制系统中各环节的输入量和输出量均为时间t的连续函数 (2)离散时间系统：系
8、统中只要一处信号是脉冲序列或数字编码 1.3.5 1.3.5 按系统参数特性分类按系统参数特性分类(1)定常系统 系统参数在系统运行过程中相对于时间是不变的(2)时变系统 系统参数是时间t的函数1.3.4 1.3.4 按时间变量特性分类按时间变量特性分类 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物自动控制原理111.4 1.4 对控制系统的性能要求对控制系统的性能要求1.4.1 1.4.1 稳定性稳定性 当系统受到干扰后，系统的输出c( t )可能出现增幅振荡或单调增长现象，这种现象称为不稳定现象，这
9、样的系统称为不稳定系统。 (a) (b)我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物自动控制原理121.4 1.4 对控制系统的性能要求对控制系统的性能要求1.4.2 1.4.2 动态性能指标动态性能指标 当系统输入信号r(t)为阶跃函数时，其输出信号c(t)称为阶跃响应。图为某自动控制系统在阶跃输入r(t)作用下的输出响应曲线c(t)。 在控制系统稳定的前提下，总是希望响应越快越好，而且超调量越小越好。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物自动控制原理131.4 1.4 对控制系统的性能要求对控制系统的性能要求1.4.3 1.4.3 稳态误差稳态误差 控制系统在稳定的情况下，希望的输出与实际的输出之差称为误差，误差的稳态分量称为稳态误差（或称为静态误差），一般用ess表示。 自动控制系统的性能指标分别描述了系统在稳定性、动态性能、稳态性能三个方面的要求，根据这些性能指标，就可以判别系统性能的优劣。