1、河北理工大学河北理工大学计算机与自动控制学院计算机与自动控制学院自自动动控控制制原原理理第一章第一章 自动控制系统的基本概念自动控制系统的基本概念第二章第二章 自动控制系统的数学模型自动控制系统的数学模型 第三章第三章 自动控制自动控制 系统系统 的时域分析的时域分析 第四章第四章 根轨迹法根轨迹法第五章第五章 频率法频率法第六章第六章 控制系统的校正及综合控制系统的校正及综合第七章第七章 非线性系统分析非线性系统分析第八章第八章 线性离散系统的理论基础线性离散系统的理论基础Date 1【 上一页】【 返回】第一章第一章 自动控制系统的基本概念自动控制系统的基本概念0.自动控制原理综述自动控制
2、原理综述 1 .开环控制系统与闭环控制系统开环控制系统与闭环控制系统 2.闭环控制系统的组成和基本环节闭环控制系统的组成和基本环节 3.自动控制系统的类型自动控制系统的类型 4.自动控制系统的性能指标自动控制系统的性能指标【 返回】Date 2【 上一页】【 返回】0 自动控制原理综述 1、 授课对象 ：工业自动化专业、测控技术与仪器本科专业 2、 本课程的性质和任务 ： 自动控制原理 是工业自动化专业和测控技术与仪器专业的一门重要的 专业基础课 。通过本课程的教学（讲课、实验、答疑和习题课），使学生了解自动控制系统的组成、特点及专业术语，学习并掌握经典控制理论的基本分析方法和设计方法，掌握实
3、验技能，为设计和调试工业自动控制系统打下理论基础。并为进一步的理论学习和研究打下坚实的基础。 Date 3【 上一页】【 返回】3、 本课程与相关课程的关系自动控制原理微积分积分变换复变函数电子技术电路理论现代控制理论过程控制系统各类专业课程大学物理电机拖动后续课程后续课程先行课程先行课程Date 4【 上一页】【 返回】4、课程的理论体系理论体系：系统描述、系统分析、系统综合控制理论控制理论系统描述系统描述 建立系统的数学模型建立系统的数学模型系统分析系统分析 系统的动态性能包括稳定性、系统的动态性能包括稳定性、准确性和快速性分析、能控性、能观性准确性和快速性分析、能控性、能观性系统综合系统
4、综合 就是运用控制理论提供的方法就是运用控制理论提供的方法对实际系统进行改造，以便改善系统的性能对实际系统进行改造，以便改善系统的性能Date 5【 上一页】【 返回】1）经典控制理论 研究对象：线性定常单输入单输出系统 数学模型：微分方程，传递函数（第二章） 系统分析：时域分析、根轨迹分析、 频率特性分析 （第三、四、五章） 系统综合：根轨迹法、 频率特性法（第六章）2）现代控制理论 研究对象：多输入多输出系统 数学模型：状态空间表达式 系统分析：时域分析、能控能观性分析、稳定性分析 系统综合：状态反馈控制、输出反馈控制、解耦控制 和最优控制Date 6【 上一页】【 返回】经典控制理论所采
5、用的方法本质上是频域方法，建立在试探法的基础上，主要研究系统的外部特性 输入输出关系，只适用于比较简单的线性定 常 SISO系统。现代控制理论所采用的方法本质上是时域的方法，它不仅适用于线性定常的 SISO系统，还适用于时变系统、非线性系统和 MIMO系统；不仅可以研究系统的外部特性，还可以研究系统的内部特性，并将其引入控制，而且可以依据一定的性能指标设计出最优控制系统。Date 7【 上一页】【 返回】5、控制理论学科的发展 控制理论的产生可追述到 18世纪中叶英国的第一次工业革命。 1765年， Jams Watt发明了蒸汽机，进而应用离心式飞锤调速原理控制蒸汽机，标志着人类以蒸汽为动力的
6、机械化时代的开始，人们开始研究调速系统的稳定性问题。 1872年 E.J.Routh,1890年 Hurwitz先后找到了系统稳定性的代数判据Date 8【 上一页】【 返回】 1892年 A.M.Liapunov在其 “ 论运动稳定性的一般问题 ” 的博士论文中给出了基于广义能量函数的系统稳定性的一般判据。 1932年 H.Nyquist给出了基于频率特性的关于系统稳定性的 Nyquist判据。 在二次世界大战期间，由于军事上的需要，雷达和火力控制系统有了较大的发展， N.Winner在总结前人成果的基础上发表了 控制论 一书，标志着控制理论学科的诞生。Date 9【 上一页】【 返回】控制理论发展经过了三个时期： 第一阶段：经典控制理论（上世纪 40年代末到 50年代）。研究对象；主要数学工具；主要研究方法；主要解决的问题。 第二阶段：现代控制理论（形成于上世纪 60年代）。研究对象；主要数学工具；主要方法；重点问题；核心控制装置。 第三阶段：大系统理论时期（形成于上世纪 70年代）。研究对象；研究方法；重点问题；核心装置。Date 10
