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【正文】 系統動、靜態性能相關概念 在時域中 ， 常用單位階躍信號作用下 ， 系統輸出的超調量 ?p ,上升時間 Tr,峰值時間 Tp,過渡過程時間 （ 或調整時間 ） Ts和振蕩次數 N等特征量表示 。 ? ? 準確性是指在過渡過程結束以后輸出量與給定的輸入量（或同給定輸入量相應的穩態輸出量）的偏差，它又被稱為靜態偏差或穩態精度。如果系統受到擾動作用（系統內或系統外）后，能自動返回到原來的平衡狀態，則該系統是穩定的。 如果系統內某處或數處信號是以脈沖序列或數碼形式傳遞的系統則稱為 離散系統 。其只能用非線性微分方程描述，不滿足疊加原理。其任務是要求輸出量以一定的精度和速度跟蹤參考輸入量，跟蹤的速度和精度是隨動系統的兩項主要性能指標。 3. 反饋控制系統的分類 ? 外反饋 （人為的反饋） ? 為達到一定的控制目的而有意設計的反饋。 ?閉環控制 系統的方框圖 被控量 偏差 信號 () 參考 輸入信號 r(t) 調節器 (或控制器 ) u(t) 受控系統 e(t) c(t) 反饋信號 控制量 擾動 給定 裝置 校正 裝置 放大 元件 執行 機構 受控 對象 反饋裝置 (測量元件 ) 控制對象： 被控制的機器，設備，過程或系統； ?閉環控制 系統的方框圖 被控量 偏差 信號 () 參考 輸入信號 r(t) 調節器 (或控制器 ) u(t) 受控系統 e(t) c(t) 反饋信號 控制量 擾動 給定 裝置 校正 裝置 放大 元件 執行 機構 受控 對象 反饋裝置 (測量元件 ) 控制器： 用來對被控制對象施加控制作用的裝置；反饋環節：將輸出量轉化為主反饋信號的裝置；反饋環節中通常含有信號檢測裝置 。為防止輸出量過調，使系統穩定，取反饋信號符號與給定值的相反，稱為負反饋。在上述系統中 閥門 便構成了執行器。在上述系統中便是 電動機和減速器 。 ? (1)控制對象 (或稱調節對象 )：指被控制的設備與機器，在上述系統中控制對象指的是 水箱 。 ? 讓水箱液面始終保持給定的高度。 閉環控制框圖 前向通道 反饋通道 閉環控制的電加熱爐方框圖 開環控制直流電動機速度調節系統示意圖 圖 1－ 8 閉環控制直流電動機調速系統 圖 1－ 9 開環與閉環的比較 閉環控制系統典型方框圖 3).開環和閉環控制系統的特點 ?開環系統： 結構簡單 ， 穩定性好 ， 容易設計和調整以及成本較低的優點 ， 對那些負載恒定 ，擾動小 ， 控制精度要求不高的實際系統 ， 是有效的控制方式 。 ? 閉環系統 :控制的是控制對象的輸出量 (被控量 )，測量的是輸出量與給定值之間的偏差。 同時 ， 由于有反饋的存在 ， 整個控制過程是閉合的 ， 故也稱為閉環控制 。 人本身就是一個具有高度復雜控制能力的閉環系統 。 開環系統主要問題：無法自動減小或消除由于擾動而產生的 (實際液位與設定液位之間 )誤差。 ? 這種 輸出量對控制作用沒有任何影響 ，或者說 控制器與控制對象之間只有單向作用而沒有反向作用的控制系統稱為開環控制系統， 框圖 如圖 13所示。 例如 ：電加熱爐 開環控制系統例 1 被控制對象： 電阻絲 被控制量 （ 輸出量 ） ： 爐溫 控制裝置： 開關 K和電熱絲，對 被控制量起控制作用。 小結 控制技術的應用范圍廣，與我們的工作、生活密切相關，在現實世界中可謂無處不在，掌握好控制技術有著非常重要的意義！ 方框圖的有關概念 ?方框 控制裝置和被控對象分別用方框表示 ?信號線 方框的輸入和輸出以及它們之間的聯接用帶箭頭的信 號線表示 ?輸入信號 進入方框的信號 ， 控制量 ?輸出信號 離開方框的信號 ， 被控量 注：干擾或者破壞系統預定性能的輸入信號稱為擾動 。 被控對象的復雜性體現為 :模型的不確定性 ，高度非線性 ， 分布式的傳感器和執行器 ， 動態突變 ， 多時間標度 ，復雜的信息模式 ， 龐大的數據量 ， 以及嚴格的特性指標等 。它是一個多輸入 、 多輸出 、 多干擾 、 多變量的系統 。 大系統理論 20世紀 70年代開始 ， 現代控制理論繼續向深度和廣度發展 ， 出現了一些新的控制方法和理論 。 因而在實際應用中有很大局限性 。 應該指出的是 ， 反饋控制是一種最基本最重要的控制方式 ， 引入反饋信號后 ， 系統對來自內部和外部干擾的響應變得十分遲鈍 ， 從而提高了系統的抗干擾能力和控制精度 。 ? 1895年，數學家勞斯（ Routh）和赫爾威茨（ Hurwitz）分別獨立地提出了高階系統的穩定性判據，即 Routh和 Hurwitz判據。 從 1868年馬克斯威爾（ ） 提出低階系統穩定性判據至今一百多年里 ， 自動控制理論的發展可分為四個主要階段： 第一階段： 經典控制理論 （ 或古典控制理論 ） 的產生 、 發展和成熟； 第二階段： 現代控制理論的興起和發展； 第三階段： 大系統控制興起和發展階段； 第四階段 ：智能控制發展階段 。我國是 1954年，科學家錢學森在美國運用控制理論的思想和方法，用英文出版了 《 工程控制論 》 ，首先把控制論推廣到工程技術領域。二次大戰時期，維納參加了火炮自動控制的研究工作，他把火炮自動打飛機的動作和人狩獵的行為做了對比，并且提煉了控制理論中最基本最重要的概念－－反饋概念，他提出，準確控制的方法可以把運動的結果所決定的量，作為信息再反饋回控制儀器中，這就是著名的負反饋概念。 被控制對象 是指要求實現自動控制的機器、設備或生產過程例如船舶、柴油機、發電機、鍋爐或熱力過程等。 自動控制系統的功能和組成是多種多樣的 ，其結構有簡單也有復雜 。 ?自動控制系統 ：是指能夠對被控對象的工作狀態進行自動控制的系統 。 ?自動控制系統 ： 是指能夠對被控對象的工作狀態進行自動控制的系統，它由被控對象和控制裝置組成。（測試技術課程涉及有） 課外交流聯系方式 : 授課人 ： 車 暢 辦公室 ： 5教樓 417室 通訊方式： 13689080088 EMAIL : 《 工程控制基礎 》 課程說明 教學目標： 1. 對機電系統中存在的問題能夠以控制論的觀點和思維 方法進行科學分析，以找出問題本質和有效的解決方法 2. 如何控制一