1、自動控制原理Automatic Control Theory 江蘇大學電氣學院 陳兆嶺7/25/20221自動控制原理第1章教 師 教 學 講課 66課時 實驗 9課時 17章都講，第8章不講每章結束后，給出本章知識點每次作業批改后，詳細講解作業課程是考試課，5學分。考前安排一次答疑，不劃范圍和重點，不提供往年試卷7/25/20222自動控制原理第1章學 生 學 習聽課：有不懂的地方，可隨時提問， 爭取當堂聽懂作業：獨立完成，頁面清晰工整復習：及時復習，歸納總結有興趣或學有余力的同學，可充分利用課外資源：圖書館，網絡7/25/20223自動控制原理第1章考 核 方 法 平時成績（考勤 + 作業

2、 + 實驗） 占總分20% 期末考試 （閉卷，一般有填空題和6-7 道大題） 占總分80% 7/25/20224自動控制原理第1章第1章 緒論1.1 自動控制的基本概念自動控制(Automatic control)：在沒有人直接參與的情況下，利用自動控制裝置（控制器），使生產過程或工作機械（被控對象）自動地按預先規定的規律運行，或使它的某些物理量（被控量）按預定的要求產生變化7/25/20225自動控制原理第1章自動控制的作用 提高勞動生產率和產品質量（工業生產過程） 在國防尖端技術中的作用（復雜大型設備） 實現更高層次上的人-機交互，把人類解放出來從事更富有創造性的工作 在社會、經濟管理中的

3、作用 和許多學科交叉滲透，廣泛吸取養分，同時也推動著其它學科的發展控制是技術基礎！7/25/20226自動控制原理第1章1.1.1 人工控制與自動控制出水閥門進水人工控制的恒值水位系統控制過程：被控對象：被控量：水位水池控制器：人、閥門期望水位(1) 將水位期望值記在大腦中眼睛實際水位(2) 用眼睛測量水位實際值大腦手期望水位期望水位大腦期望水位眼睛眼睛實際水位眼睛大腦大腦(3) 用大腦比較水位期望值與實際值的大小，得到誤差手手(4) 根據誤差的大小和正負，由大腦指揮手操作閥門，按減小誤差的原則來調節進水閥門的開度7/25/20227自動控制原理第1章方塊圖水池被控對象：控制器：人、閥門7/2

4、5/20228自動控制原理第1章出水浮子連桿進水閥水池簡單的水位自動控制系統進水7/25/20229自動控制原理第1章1.1.2 控制系統方塊圖方塊元件或部件方塊圖的四要素：（1）方塊（2）信號線（3）比較點（4）引出點7/25/202210自動控制原理第1章1.1.3 開環控制與閉環控制1. 開環控制系統特點：輸出量不參與控制優點：簡單缺點：控制精度不高直流電動機轉速開環控制系統直流電動機轉速開環控制系統方塊圖7/25/202211自動控制原理第1章2. 閉環控制系統特點：輸出量以負反饋形式參與控制直流電動機轉速閉環控制系統直流電動機轉速閉環控制系統方塊圖優點：控制精度提高缺點：復雜，有可能

5、不穩定7/25/202212自動控制原理第1章3. 自動控制系統的特征(1) 按負反饋的原則組成系統(2) 由偏差產生控制作用(3) 控制的目的是力圖減小或消除偏差，使被控量盡量接近 期望值自動控制的本質就是反饋控制，利用負反饋的作用來提高系統的控制精度7/25/202213自動控制原理第1章2. 爐溫自動控制系統7/25/202214自動控制原理第1章1.2 自動控制系統的組成1.2.1 基本組成部分給定元件測量反饋元件比較元件放大元件執行元件被控對象校正元件7/25/202215自動控制原理第1章1.2.2 常用的名詞術語輸入信號輸出信號反饋信號偏差信號誤差信號擾動信號針對輸入端而言，偏差

6、信號=輸入信號-反饋信號針對輸出端而言，誤差信號=輸出的期望值-輸出的實際值也是一種輸入，常常是不希望的，但有時又是難免的，對系統的影響往往是不利的7/25/202216自動控制原理第1章1.4 自動控制理論概要以傳遞函數為數學工具研究單輸入、單輸出系統(SISO)主要研究方法：時域分析法、根軌跡法、頻率特性法1.4.1 自動控制理論的發展(3) 智能控制理論專家系統模糊控制(1) 經典控制理論以矩陣理論為數學工具研究多輸入、多輸出系統(MIMO)主要研究方法：狀態空間法(2) 現代控制理論自適應控制神經網絡 7/25/202217自動控制原理第1章定義：系統重新恢復平衡的能力自動控制系統必須首先保證是穩定的1.4.2 對自動控制系統的基本要求(3) 準確性定義：系統穩態誤差反映了準確性(1) 穩定性定義：系統過渡過程的長短反映了快速性隨動系統的快速性要求往往比較高(2) 快速性準確性就是控制精度基本要求動態性能靜態性能三者互相聯系，互相制約7/25/202218自動控制原理第1章系統的結構和參數1.4.3 本書主要內容(1) 系統分析系統分析與系統設計是相反的過程系統的性能：穩定性、動態性能、靜態性能主要分析方