[工學]cc0-緒論第一講-預覽頁

　

【正文】 備或生產過程 ） 的一個或數個物理量（ 如電壓 、 電流 、 速度 、 位置 、 溫度 、 流量 、 化學成分等 ） 自動的按照預定的規律運行 （ 或變化 ） 。 教學內容： 主要教學內容 基礎知識 分析方法 基本概念 控制系統結構體系 控制系統數學模型 工 程 控 制 技 術 時域分析 頻域分析 系統穩定性判據 工程應用 系統性能指標 系統校正 ● 學時與學分 ： 36/ ● 基本教學內容與學時安排 一．緒論 4 學時 二．控制系統的數學模型 6 學時 三．系統的時間響應分析 6 學時 四． 系統的 頻率特性分析 8 學時 五．系統的穩定性 8 學時 六．系統的性能指標與校正 4 學時 《 工程控制基礎 》 課程教 材 及 參 考書 ?教材： 《 機械工程控制基礎 》 （第五版），楊叔子、楊克沖等編著，華中科技大學出版社， 2022 等編 《 自動控制原理 》 ，國防工業出版社 ． 《 自動控制原理 》 ．國防工業出版社 ． 《 機械控制工程 》 ．機械工業出版社 ?參考書： 引言（一般概念） 自動控制技術應用 自動控制理論的發展 對控制系統的基本要求 End 第一章 緒論（自動控制的一般概念） 本 章 作 業 控制系統基本概念 ?何謂控制 (control) ?何謂自動控制 (automatic control) ： 是指在沒有人直接參與的條件下，利用控制裝置使被控對象按照預定的技術要求進行工作。 ?課外補充 復習：復變函數 Laplace變換 自學： Matlab編程。否則，對以后的工作、學習將會造成影響。 本課是非電專業的機電技術專業基礎課，應用廣泛，學時少、內容多，不能輕視。 課堂上，多媒體授課為主，板書為輔 ?課堂教學 ?實驗 注意理論聯系實際，掌握軟件編制的方法，仿真調試與物理實驗驗證相結合。學習本課程的目的在于使學生結合工程實際，應用經典控制論中的基本概念和基本方法來分析、研究和解決其中的問題 。焊接機器人，溫度控制系統等等。 被控制對象是指那些要求實現自動控制的機器 、 設備或生產過程 。 自動控制系統 自動控制系統 是指能夠對被控制對象工作狀態進行自動控制的系統。包括測量設備、計算處理設備及驅動動作設備。 ? 1943年火炮自動控制研制成功。 自動控制理論是研究自動控制共同規律的技術科學 。 第二次世界大戰期間 ， 為了設計和制造飛機及船用自動駕駛儀 、 火炮定位系統 、 雷達跟蹤系統等基于反饋原理的軍用裝備 ， 進一步促進和完善了自動控制理論的發展 。至此 ， 控制理論發展的第一階段基本完成 ， 形成了以頻率法和根軌跡法為主要方法的經典控制理論 。 因此從某種意義上講 ， 古典控制理論是伴隨著反饋控制技術的產生和發展而逐漸完善和成熟起來的 。 ?1954年貝爾曼 （ )提出動態規劃理論 ?1956年龐特里雅金 （ ） 提出極大值原理 ?1960年卡爾曼 （ )提出多變量最優控制和最優濾波理論 在數學工具 、 理論基礎和研究方法上不僅能提供系統的外部信息 （ 輸出量和輸入量 ） ， 而且還能提供系統內部狀態變量的信息 。 隨著控制理論應用范圍的擴大 ， 從個別小系統的控制 ， 發展到若干個相互關聯的子系統組成的大系統進行整體控制 ， 從傳統的工程控制領域推廣到包括經濟管理 、 生物工程 、 能源 、 運輸 、 環境等大型系統以及社會科學領域 。 智能控制 是近年來新發展起來的一種控制技術 ， 是人工智能在控制上的應用 。 智能控制是從“仿人”的概念出發的。 控制系統的基本概念 按照有無反饋 ， 把控制系統分為兩種形式：開環控制和閉環控制 1)． 開環控制 開環控制是沒有輸出反饋的一類控制 ， 指系統的被控制量 （ 輸出量 ） 只受控于控制作用 ，而對控制作用不能反施任何影響 （ 沒有反饋 ）的控制方式 。 如果由于閥門 V1的開度變化而引起輸出流量發生變化時，必然引起液位 H的變化，為了保持 H不變必需人為地控制閥門 V2的開度來改變輸入的流量，以維持液面高度 H不變。 這樣 ， 當爐溫偏離希望值時 ， 開關 K的接通或斷開時間不會相應改變 。采用閉環控制的系統稱為 閉環控制系統或反饋控制系統 。 若反饋信號是與輸入信號相減而使偏差值越來越小 ， 則稱為 負反饋 ；反之 ， 則稱為 正反饋 。說明的是： 輸出量對系統的控制作用的影響 稱為 “ 反饋 ” 。閉環的作用就是：應用反饋來減少偏差。 2. 反饋控制系統的組成、名詞術語和定義 （ 1） ? 反饋控制系統的概念 ? 反饋是控制系統中一個最基本、最重要的概念。 自動控制器通過比較實際液位與希望液位，然后通過電機來調整閥門的開度，對夜面誤差（夜面高度轉換位電壓）進行修正，從而達到保持液位不變的目的 。在上述系統中水箱的 夜面高度 ，便是輸出量。 ? 這兩個信號在控制器中比較得到輸出量與給定值之間的一個偏差信號 (正或負 )， 控制器對該偏差信號按設定的控制規律進行運算，然后發出控制指令信號，送入執行器。上述系統中的 浮子、杠桿和電位器 。 ? 如果反饋信號符號取得與給定值同向，便是正反饋，它不能減少或消除偏差，系統也不能穩定工作，因此，自動控制系統中幾乎不用正反饋。 ? 控制量 u: 從控制器輸出并作用于被控制對象的信號； ? 擾動 n： 來自系統內部或外部 ， 對系統輸出產生不利影響的信號； 反饋控制系統的組成、名詞術語、定義（ 2） ?輸出 c： 反饋控制系統的被控制量，即被控制對象的輸出量； ?比較環節： 將參考輸入與主反饋信號進行比較的環節 ， 它的輸出等于參考輸入與主反饋信號的差值 ，即偏差 e,比較環節又稱為偏差檢測器 。其任務是消除或減少擾動信號對系統輸出的影響，使被控制量（即系統的輸出量）保持在給定或希望的數值上。其動態性能可用線性微分方程描述，系統滿足疊加原理。反之，稱之為本質非線性，它只能用非線性理論分析研究。 而用數字計算機或數字控制器控制的系統又稱為數字控制系統或計算機控制系統 。 ?對控制系統的基本要求一般可以歸納為： 穩定性、快速性、準確性， 統稱為系統動態性能與穩態性能。 開環控制系統的穩態誤差通常與系統的增益或放大倍數有關 ， 而反饋控制系統 （ 閉環系統 ） 的控制精度主要取決于它的反饋深