【正文】 入量時(shí)，控制過(guò)程不會(huì)立即完成，而是有一定的延緩，就使得被控量恢復(fù)期望值或跟蹤輸入量有一個(gè)時(shí)間過(guò)程，稱為系統(tǒng)的 過(guò)渡過(guò)程 。 若作用消失后，系統(tǒng)中的狀態(tài)和輸出發(fā)生增幅振蕩或單調(diào)增長(zhǎng)現(xiàn)象的系統(tǒng)稱為不穩(wěn)定系統(tǒng)。既快又穩(wěn)，表明系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)精度高。 R=1時(shí)的階躍函數(shù)叫單位階躍函數(shù) ，常用 1(t)表示。 圖形： r (t )0t0tA0t)](1)(1[l i m)( 0000ttttAtrt????脈沖函數(shù)的強(qiáng)度通常用其面積表示。按結(jié)構(gòu)不同可分為閉環(huán)式和開(kāi)環(huán)式。 主要步驟： 1）確立系統(tǒng)目標(biāo)； 2）確定控制變量； 3）明確系統(tǒng)精度指標(biāo)； 4）調(diào)節(jié)參數(shù)以達(dá)到期望的系統(tǒng)性能 （反復(fù)調(diào)節(jié)）。所以階躍函數(shù)在自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析中起著特別重要的作用： 2）斜坡函數(shù)（也叫速度函數(shù)） 數(shù)學(xué)表達(dá)式 ??????0,00,)(ttRttr圖形： 表示在 t=0時(shí)刻開(kāi)始，以恒定速率 R隨時(shí)間而變化的函數(shù) R=1時(shí)的速度函數(shù)叫 單位速度函數(shù) 。 目前在控制工程設(shè)計(jì)中常用的典型外作用函數(shù)有 階躍函數(shù)、斜坡函數(shù)、脈沖函數(shù)、正弦函數(shù)（確定性函數(shù)）、 偽隨機(jī)函數(shù)（非確定性函數(shù)）。過(guò)程時(shí)間越短，說(shuō)明系統(tǒng)快速性越好，反之說(shuō)明系統(tǒng)響應(yīng)遲鈍，如曲線 ① 所示。 穩(wěn)定性 一個(gè)處于靜止或平衡工作狀態(tài)的系統(tǒng)，當(dāng)受到任何輸入（給定信號(hào)或干擾）作用后，就可能偏離原有的平衡狀態(tài)。 火炮自動(dòng)跟蹤系統(tǒng) ——“火炮打飛機(jī) ” +__受 信 儀 放 大 器 減 速 器校 正 裝 置檢 測(cè) 裝 置電 機(jī)+??恒溫箱控制系統(tǒng) 返回 當(dāng)系統(tǒng)給定量或擾動(dòng)量突然增加，輸出量也應(yīng)變化，如果系統(tǒng)沒(méi)有慣性，則可瞬間達(dá)到穩(wěn)態(tài)。 本課程中涉及的內(nèi)容主要是 單變量 、 集中參數(shù) 、 線性 、 定常 、 連續(xù)系統(tǒng) ， 同時(shí)對(duì)非線性系統(tǒng)及線性離散系統(tǒng)也作必要的闡述 。 四 、 單輸入 單輸出系統(tǒng)與多輸入 多輸出系統(tǒng) 五、確定系統(tǒng)與不確定系統(tǒng) ? 若系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)和參數(shù)是確定的、預(yù)先可知的，系統(tǒng)的輸入信號(hào)（包括給定輸入和擾動(dòng)）也是確定的 ，則可用解析式或圖表確切地表示，這種系統(tǒng)稱為確定系統(tǒng) 。 ? 離散控制系統(tǒng)：某一處或多處的信號(hào)以脈沖序列或數(shù)碼形式傳遞的系統(tǒng)，用 差分方程 來(lái)描述。用于測(cè)量被控量的實(shí)際值或?qū)Ρ豢亓窟M(jìn)行物理量變換的裝置。 如果我們將任何事情都預(yù)報(bào)得很準(zhǔn) ， 就可以不用反饋控制系統(tǒng)。 (振動(dòng)因室溫的上升有一個(gè)慣性滯后 ) 閉環(huán)與開(kāi)環(huán)二者有 本質(zhì)區(qū)別 。 典型閉環(huán)系統(tǒng)方框圖 負(fù)反饋 ：若反饋的信號(hào)是與輸入信號(hào) 相減 ，使產(chǎn)生的偏差越來(lái)越小 (從而使被控量與期望值趨于一致 )。系統(tǒng)的控制精度取決于系統(tǒng)事先的調(diào)整精度。 “現(xiàn)代控制理論 ” 是在 “ 經(jīng)典控制理論 ” 的基礎(chǔ)上，于 60年代以后發(fā)展起來(lái)的。 三個(gè)時(shí)期： 第一個(gè)時(shí)期：經(jīng)典控制理論時(shí)期 （ 40年代末到 50年代） 單機(jī)自動(dòng)化、局部自動(dòng)化、單變量控制 自動(dòng)調(diào)節(jié)器、伺服系統(tǒng) …… 第二個(gè)時(shí)期：現(xiàn)代控制理論時(shí)期 （ 60年代） 多變量控制、最優(yōu)控制、多種變化因素 航天系統(tǒng)、導(dǎo)彈系統(tǒng)、人造衛(wèi)星 …… 第 一 顆 人 造 衛(wèi) 星 （ 蘇聯(lián) ， 1957年 ） 第一艘載人飛船 （ 蘇聯(lián) ， 1961年 ,東方 1號(hào) ， 加加林 ） 第三個(gè)時(shí)期：大系統(tǒng)理論時(shí)期 （ 70年代） 規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、變量參數(shù)多、目標(biāo)不單一 生物系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)、機(jī)器人 …… 人 類 首 次 登 上 月 球 （ 美國(guó) ， 阿姆斯特朗等 ， 1969年 7月 20日 ） 首架航天飛機(jī) 哥倫比亞號(hào) （ 美國(guó) ， 1981年 ） 發(fā)展前景： 向大系統(tǒng)理論發(fā)展 規(guī)模龐大 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 功能綜合 因數(shù)眾多 …… 向智能控制系統(tǒng)發(fā)展 自組織 自學(xué)習(xí) 自修復(fù) 自繁殖 …… 控制理論已形成了以理論控制論為中心的四大分支（也有不同分法）： 工程控制論：技術(shù)系統(tǒng)、工程系統(tǒng) 生物控制論：生物系統(tǒng) 社會(huì)控制論：社會(huì)系統(tǒng) 智能控制論：思維系統(tǒng) 控制論的基本概念和方法是人類認(rèn)識(shí)史上的一個(gè)飛躍，開(kāi)辟了認(rèn)識(shí)世界的新途徑。 隨著人造衛(wèi)星和空間時(shí)代的到來(lái)，控制工程又有了新的推動(dòng)力。 （ 第 4章 ） 頻率法 和 根軌跡法 對(duì)自動(dòng)控制的發(fā)展起了重要作用 ， 建立在這兩種方法上的理論就是我們通常說(shuō)的 經(jīng)典控制理論 。 公元 1769年，英國(guó)人 蒸汽機(jī) 的速度，由此產(chǎn)生了第一次工業(yè)革命。 這里浮箭可看作是一種自動(dòng)檢測(cè)裝置。 ? 被控量： 被控對(duì)象的輸出量，即某個(gè)工作狀 態(tài)或參數(shù)。 人觀測(cè)實(shí)際水位，將實(shí)際水位與要求的水位值相比較，得出兩者偏差。 自動(dòng)控制發(fā)展簡(jiǎn)史 公元前 1400－ 1100年，中國(guó)、埃及和巴比倫相繼出現(xiàn) 自動(dòng)計(jì)時(shí)漏壺 ，人類產(chǎn)生了最早期的控制思想。蓮華漏由 4個(gè)壺組成。飛球脹開(kāi)以后，這個(gè)下面的套筒就往上升，這個(gè)套筒在移動(dòng)，就帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，這是最早的瓦特的離心調(diào)速器。 1948年，維納所著 《 控制論 》 的出版，標(biāo)志著這門(mén)學(xué)科的正式誕生。正是基于上述需求，最近 20多年來(lái)，由 Liapunov、 Minorsky等人提出的時(shí)域方法受到了極大的關(guān)注。 玻璃、造紙等； 自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 自動(dòng)灌溉； 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)； 疫情檢測(cè)等。 研究對(duì)象 數(shù)學(xué)工具 常用分析方法 局限性 經(jīng)典控制理論 單輸入 單輸出線性定常系統(tǒng) 微分方程，傳遞函數(shù) 時(shí)域分析法，頻域分析法 ,根軌跡分析法 對(duì)復(fù)雜多變量系統(tǒng)、時(shí)變和非線性系統(tǒng)無(wú)能為力 現(xiàn)代控制理論 多輸入 多輸出變系數(shù)，非線性等系統(tǒng) 線性代數(shù)、矩陣?yán)碚? 狀態(tài)空間法 比較繁瑣（但由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，這一局限性已克服 ) 三 、 自動(dòng)控制系統(tǒng) 1． 定義： 為了實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制任務(wù)，將 被控對(duì)象 和控制裝置按照一定的方式連接起來(lái)組成的一個(gè)有機(jī)總體。 優(yōu)點(diǎn)：控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，相對(duì)來(lái)說(shuō)成本低。 反饋控制實(shí)質(zhì)上是一個(gè) 按偏差進(jìn)行控制 的過(guò)程，因此，它也稱為按偏差的控制 ,反饋控制原理就是 按偏差控制的原理。 宏觀 、 微觀生