【正文】 控量： 水箱內(nèi)水位的高度； 控制器氣動(dòng)閥門(mén)流入Q1 浮子水箱流出 Q 2H水位自動(dòng)控制系統(tǒng)?給定值： 控制器刻度盤(pán)指針標(biāo)定的預(yù)定水位高度； ?測(cè)量裝置： 浮子； ?比較裝置： 控制器刻度盤(pán)； ?干擾： 水的流出量和流入量的變化都將破壞水位保持恒定； 自動(dòng)控制 ? 前提： 沒(méi)有人直接參與。又稱漏壺、刻漏、漏刻。這種計(jì)時(shí)裝置是一 種開(kāi)環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其原理相當(dāng)于有非線性限制器的多級(jí)阻容 濾波裝置。 俄國(guó)人則斷言，最早具有歷史意義的反饋系統(tǒng)是由 1765年發(fā)明的用于水位控制的浮球調(diào)節(jié)器。 隨著 Laplace變換和頻域復(fù)平面的廣泛應(yīng)用，頻域方法在二戰(zhàn)之后仍在控制領(lǐng)域占據(jù)著主導(dǎo)地位。 接著短短的幾十年里，在各國(guó)科學(xué)家和科學(xué)技術(shù)人員的努力下，又相繼出現(xiàn)了 生物控制論，經(jīng)濟(jì)控制論和社會(huì)控制論 等，控制理論已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域，并伴隨著其它科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，極大地改變了整個(gè)世界。 近年來(lái)，我國(guó)在自動(dòng)化儀表、工業(yè)調(diào)節(jié)器、數(shù)字控制技術(shù)、航天工程、核動(dòng)力工程等方面的研究和應(yīng)用取得了長(zhǎng)足進(jìn)展。共有四種圖例： （ 1）裝置用方框表示 （ 2）信號(hào)用帶箭頭的線段表示 （ 3）信號(hào)引出點(diǎn) （ 4）信號(hào)相加點(diǎn)（比較點(diǎn)） 控制系統(tǒng)框圖的基本組成單元 元部件 方框（塊）圖 信號(hào)（物理量）及傳遞方向 中的符號(hào) 比較點(diǎn) 引出點(diǎn) 表示負(fù)反饋 － 返回 1２ 自動(dòng)控制系統(tǒng)基本控制方式 1. 開(kāi)環(huán)控制 2. 閉環(huán)控制 3. 復(fù)合控制 開(kāi)環(huán)控制方式 ： 按給定值操縱。 給定值 輸出量 典型開(kāi)環(huán)控制的方框圖 控制器 被控制 對(duì)象 擾動(dòng) 調(diào)壓器溫度計(jì)電熱絲爐子220輸入信號(hào)（期望爐溫）輸出信號(hào)（實(shí)際爐溫）腦（計(jì)算、比較）放大、執(zhí)行（手臂、手）被控對(duì)象（電熱絲、爐子）測(cè)量（眼睛）人工控制 對(duì)爐溫控制系統(tǒng)要保持爐溫恒定，要引入人工干預(yù)過(guò)程。 為了說(shuō)明閉環(huán)控制與開(kāi)環(huán)控制的區(qū)別，再舉一房間加熱的例子，房間的加熱：此動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的輸入是熱量，輸出是房間溫度。 反饋控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是有能力處理 不確定性 。 復(fù)合控制就是開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制相結(jié)合的一種控制。 （ 4） 執(zhí)行元件 。 ? 如恒溫、恒壓、恒速等自動(dòng)控制系統(tǒng)。 ? 不能用常微分方程而必須 用偏微分方程描述 的系統(tǒng)稱為分布參數(shù)系統(tǒng)。 被控對(duì)象： 飛機(jī)。 ? 穩(wěn)： 指控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 ?穩(wěn)： 指控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和過(guò)渡過(guò)程的平穩(wěn)性 控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程曲線 如上圖所示，系統(tǒng)在外作用下，輸出逐漸與期望值一致，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的，如曲線 ① 所示；反之，輸出如曲線 ② 所示，則系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。 穩(wěn)態(tài)誤差越小越好 （技術(shù)指標(biāo)中一般都有具體要求） 二、典型信號(hào) /典型外作用： 在工程實(shí)踐中，自動(dòng)控制系統(tǒng)承受的外作用形式多種多樣 外作用不同 ? 系統(tǒng)被控量的變化情況（即響應(yīng)）各不相同 為了便于用統(tǒng)一的方法研究和比較控制系統(tǒng)的性能 ， 通常選用幾種確定性函數(shù)作為典型外作用 （ 典型信號(hào) ） 選取原則： ? 這種函數(shù)在現(xiàn)場(chǎng)或?qū)嶒?yàn)室中容易得到。所以，常選用階躍函數(shù)作為典型輸入來(lái)研究系統(tǒng)的性能。（ 杜哈梅積分公式 ） 4）正弦函數(shù) 數(shù)學(xué)表達(dá)式 A為正弦函數(shù)的振幅， w=2π f 為角頻率，這里，初始相角 φ =0，如果初始相角 φ 不等于 0，那么正弦函數(shù) r(t)的表達(dá)式為： r(t)=Asin(wtφ ) 圖形 ??????0,00,s i n)(ttwtAtrr(t)tA 正弦函數(shù)也是控制系統(tǒng)常見(jiàn)的一種典型外作用，很多實(shí)際的隨動(dòng)系統(tǒng)就是經(jīng)常在這種正弦函數(shù)作用下工作的： 如：艦船的消擺系統(tǒng)、穩(wěn)定平臺(tái)的隨動(dòng)系統(tǒng)等。 1）確立控制目標(biāo)：設(shè)計(jì)一個(gè)能調(diào)節(jié)糖尿病人血糖濃度的系統(tǒng) 2）確定要控制的系統(tǒng)變量：血糖濃度 3）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)：使病人的血糖濃度嚴(yán)格逼近（跟蹤） 健康人的血糖濃度 4）給出系統(tǒng)初步結(jié)構(gòu)配置： 放大器胰島素注射速度電機(jī)泵和閥門(mén)人體、血液和胰腺傳感器)( t? 實(shí)際血糖濃度血糖濃度測(cè)量值預(yù)期血糖濃度+（ b）血糖控制的閉環(huán)系統(tǒng) 預(yù)編程信號(hào)發(fā)生器電機(jī)泵和閥門(mén))( t? )( tI電機(jī)電壓胰島素注射速度（ a）血糖控制的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)（無(wú)反饋） 1. 自動(dòng)控制的一般概念 基本控制方式 控制系統(tǒng)的基本組成 控制系統(tǒng)的分類(lèi) 對(duì)控制系統(tǒng)的要求 2. 要求掌握的知識(shí)點(diǎn) 負(fù)反饋控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及原理 由系統(tǒng)工作原理圖繪制方框圖 小 結(jié) 電位器 放大器 伺服電動(dòng)機(jī) 開(kāi)門(mén)位置 關(guān)門(mén)位置 絞盤(pán) 大門(mén) 實(shí)際位置 倉(cāng)庫(kù)大門(mén)自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖 P19, 12 17. (1) 222()( ) 5 ( ) d r tc t r t tdt? ? ?非線性時(shí)變系統(tǒng) 3232( ) ( ) ( )( 2 ) 3 6 8 ( ) ( )d c t d c t d c t c t r td t d t d t? ? ? ?線性定常系統(tǒng) ( ) ( )( 3 ) ( ) ( ) 3d c t d r tt c t r td t d t? ? ?線性時(shí)變系統(tǒng) ( 4) ( ) ( ) c os 5c t r t t???非線性時(shí)變系統(tǒng) ()( 5 ) ( ) 3 ( ) 6 5 ( )td r tc t r t r ddt ????? ? ? ?22( ) ( ) ( )3 6 5 ( )d c t d r t d r t rtd t d t d t? ? ? ?線性定常系統(tǒng) 2( 6 ) ( ) ( )c t r t? 非線性定常系統(tǒng)