【正文】 ? 閉環(huán)系統(tǒng) :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。 ? 讓水箱液面始終保持給定的高度。在上述系統(tǒng)中便是 電動機和減速器 。為防止輸出量過調(diào)，使系統(tǒng)穩(wěn)定，取反饋信號符號與給定值的相反，稱為負反饋。 3. 反饋控制系統(tǒng)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。其只能用非線性微分方程描述，不滿足疊加原理。如果系統(tǒng)受到擾動作用（系統(tǒng)內(nèi)或系統(tǒng)外）后，能自動返回到原來的平衡狀態(tài)，則該系統(tǒng)是穩(wěn)定的。 系統(tǒng)動、靜態(tài)性能相關概念 在時域中 ， 常用單位階躍信號作用下 ， 系統(tǒng)輸出的超調(diào)量 ?p ,上升時間 Tr,峰值時間 Tp,過渡過程時間 （ 或調(diào)整時間 ） Ts和振蕩次數(shù) 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(wěn)態(tài)輸出量）的偏差，它又被稱為靜態(tài)偏差或穩(wěn)態(tài)精度。 如果系統(tǒng)內(nèi)某處或數(shù)處信號是以脈沖序列或數(shù)碼形式傳遞的系統(tǒng)則稱為 離散系統(tǒng) 。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(tǒng)的兩項主要性能指標。 ?閉環(huán)控制 系統(tǒng)的方框圖 被控量 偏差 信號 () 參考 輸入信號 r(t) 調(diào)節(jié)器 (或控制器 ) u(t) 受控系統(tǒng) 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(zhí)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(tǒng)； ?閉環(huán)控制 系統(tǒng)的方框圖 被控量 偏差 信號 () 參考 輸入信號 r(t) 調(diào)節(jié)器 (或控制器 ) u(t) 受控系統(tǒng) 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(zhí)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(huán)節(jié)：將輸出量轉化為主反饋信號的裝置；反饋環(huán)節(jié)中通常含有信號檢測裝置 。在上述系統(tǒng)中 閥門 便構成了執(zhí)行器。 ? (1)控制對象 (或稱調(diào)節(jié)對象 )：指被控制的設備與機器，在上述系統(tǒng)中控制對象指的是 水箱 。 閉環(huán)控制框圖 前向通道 反饋通道 閉環(huán)控制的電加熱爐方框圖 開環(huán)控制直流電動機速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖 圖 1－ 8 閉環(huán)控制直流電動機調(diào)速系統(tǒng) 圖 1－ 9 開環(huán)與閉環(huán)的比較 閉環(huán)控制系統(tǒng)典型方框圖 3).開環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點 ?開環(huán)系統(tǒng)： 結構簡單 ， 穩(wěn)定性好 ， 容易設計和調(diào)整以及成本較低的優(yōu)點 ， 對那些負載恒定 ，擾動小 ， 控制精度要求不高的實際系統(tǒng) ， 是有效的控制方式 。 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(huán)控制 。 開環(huán)系統(tǒng)主要問題：無法自動減小或消除由于擾動而產(chǎn)生的 (實際液位與設定液位之間 )誤差。 例如 ：電加熱爐 開環(huán)控制系統(tǒng)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。 被控對象的復雜性體現(xiàn)為 :模型的不確定性 ，高度非線性 ， 分布式的傳感器和執(zhí)行器 ， 動態(tài)突變 ， 多時間標度 ，復雜的信息模式 ， 龐大的數(shù)據(jù)量 ， 以及嚴格的特性指標等 。 大系統(tǒng)理論 20世紀 70年代開始 ， 現(xiàn)代控制理論繼續(xù)向深度和廣度發(fā)展 ， 出現(xiàn)了一些新的控制方法和理論 。 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(tǒng)對來自內(nèi)部和外部干擾的響應變得十分遲鈍 ， 從而提高了系統(tǒng)的抗干擾能力和控制精度 。 從 1868年馬克斯威爾（ ） 提出低階系統(tǒng)穩(wěn)定性判據(jù)至今一百多年里 ， 自動控制理論的發(fā)展可分為四個主要階段： 第一階段： 經(jīng)典控制理論 （ 或古典控制理論 ） 的產(chǎn)生 、 發(fā)展和成熟； 第二階段： 現(xiàn)代控制理論的興起和發(fā)展； 第三階段： 大系統(tǒng)控制興起和發(fā)展階段； 第四階段 ：智能控制發(fā)展階段 。二次大戰(zhàn)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。 自動控制系統(tǒng)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(tǒng) ： 是指能夠對被控對象的工作狀態(tài)進行自動控制的系統(tǒng)，它由被控對象和控制裝置組成。 前導課程： 復變函數(shù)、電路理論、機械制造技術基礎 后續(xù)課程： 機電一體化控制、 畢業(yè)設計等 …… 控制思想、控制方法論 主要教學環(huán)節(jié) ?習題 獨立完成作業(yè)，按時交作業(yè)。 預習－ 聽課－ 復習 (作業(yè)等形式 ) 緊跟老師講課思路，搞清基本概念，注意解題方法和技巧。 ?數(shù)控加工中心能夠按照預先給定的工藝程序自動進刀切削，加工出預期的幾何形狀。 它可以只控制一個物理量 ， 也可以控制多個物理量甚至一個企業(yè)機構的全部生產(chǎn)和管理過程；它可以是一個具體的工程系統(tǒng) ， 也可以是比較抽象的社會系統(tǒng) 、生態(tài)系統(tǒng)或經(jīng)濟系統(tǒng) 。那么象汽車的駕駛也是由人參與的負反饋調(diào)節(jié)。 經(jīng)典控制理論 控制理論的發(fā)展初期 ， 是以反饋理論為基礎的自動調(diào)節(jié)原理 ， 主要用于工業(yè)控制 。 與此同時 ， 反饋作用又帶來了系統(tǒng)穩(wěn)定性問題 ， 正是這個曾一度困擾人們的系統(tǒng)穩(wěn)定性問題激發(fā)了人們對反饋控制系統(tǒng)進行深入研究的熱情 ， 推動了自動控制理論的發(fā)展與完善 。 如 （ 1） 現(xiàn)代頻域方法 以傳遞函數(shù)矩陣為數(shù)學模型 ， 研究線性定常多變量系統(tǒng)； （ 2） 自適應控制理論和方法 以系統(tǒng)辨識和參數(shù)估計為基礎 ， 在實時辨識基礎上在線確定最優(yōu)控制規(guī)律； （ 3） 魯棒控制方法 在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和其它性能基礎上 ， 設計不變的魯棒控制器 ， 以處理數(shù)學模型的不確定性 。 智能控制是驅動智能機器自主地實現(xiàn)其目標的過程 ， 對自主機器人的控制就是典型的例子而環(huán)境的復雜性則表現(xiàn)為變化的不確定性和難以辨識 。 圖 1－ 1 爐溫開環(huán)控制 輸出量 (手柄位置 ) 輸入量 調(diào)壓器 加熱 電阻絲 電爐 恒溫箱 受控對象 (溫度 ) 擾動量 (b) 方塊圖 控制裝置 擾動