1、自动控制原理2014年 9月1第 1章： 自动控制的一般概念重点掌握的内容1、明确自动控制的任务及有关自动控制的基本概念2、正确理解各种控制方式及特点3、掌握对控制系统的性能要求21-1 引言一、自动控制技术及其应用自动控制：指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或者装置（称控制装置），使机器、设备或生产过程（称被控对象）的某个工作状态或参数（称被控量）自动地按预定的规律运行。 如：数控车床、化学反应炉、导弹发射和制导系统、无人驾驶机。应用：在国民经济各部门中，由于广泛采用了自动控制技术，改善了劳动条件，提高了产品质量和劳动生产率，应用范围已扩展到生物、医学、环境、经济管理等许多社会生活领
2、域。3二、自动控制理论及其发展 1.自动控制理论：是研究自动控制共同规律的技术科学。2、发展： 发展初期：以反馈理论为基础的自动调节原理，主要用于工业控制。 二战期间：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，进一步促进并完善了自动控制理论的发展，战后，已形成了完整的自动控制理论体系。经典控制理论：以传递函数为基础，研究单输入 单输出，线性定常系统的分析和设计问题。4现代控制理论：研究多变量变参数系统的最优控制问题，采用方法：以状态为基础的时域法（状态空间法） 目前，自动控制理论以跨越学科界限，向以控制论、信息论、仿生学为基础的智能控制理论深入。最优控制：在一定的具体条
3、件下，在完成所要求的具体任务时，系统的某些性能指标具有最优值。如：导弹控制系统，要求脱靶量最少；飞行器控制系统，要求时间最短，燃料最省和能量消耗最少。 60年代初期，随着现代应用数学新成果和计算机技术的应用，为运用宇航技术的发展，自控理论跨入一个新阶段。51-2 自动控制的基本形式及示例一、开环控制l 定义：指控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程。l 例：广泛应用于国民经济各部门的一些自动化装置，自动洗衣机、自动售货机、数控车床、交通红绿灯转换。6控制装置 受控对象给定值 被控量扰动开环控制的特点：控制装置只按给定的输入信号对被控对象进行单向控制作用，不具备修正由于扰动而
4、出现的被控量与希望值之间偏差的能力。如下图、当炉温偏离希望值时，开关 k 的接通或断开时间不会相应改变。图 1-1、开环控制系统原理方框图电加热炉KE图 1-27二、闭环控制1、定义：控制装置与被控对象之间既有顺向作用，又有反向联系的控制过程。2、例 1：人本身就是一个具有高度复杂控制能力的反馈控制系统。l 剖析人用手从桌上取书的动作过程。8眼睛 大脑 手臂、手眼睛输入信号（手位置）输出量（书位置）图 1-3 人取书的反馈控制系统方块图书位置是手运动的指令信息，只要书的位置和手的位置之间的偏差存在，上述过程就持续进行，直到偏差为零。大脑控制手取书的过程，是一个利用偏差（手与书之间距离）产生控制作用，并不断使偏差减小直至消除的运动过程；为了取得偏差信息，必须要有手位置的反馈信息，构成反馈控制。9例 2:机械手位置随动系统图 1-4 位置随动系统原理图uruc10
