【正文】 系統(tǒng)在這種函數(shù)作用下的性能應(yīng)代表在實際工作條件下的性能。 ? 這種函數(shù)的數(shù)學(xué)表達式簡單，便于理論分析與計算。 目前在控制工程設(shè)計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)）、 偽隨機函數(shù)（非確定性函數(shù)）。 1）階躍函數(shù) 數(shù)學(xué)表達式 ??? ??? 0,0 0,)( ttRtr圖形： 表示在 t=0時刻出現(xiàn)了幅值為 R的階躍變化，即 t=0時 突然加到系統(tǒng)上 的一個 幅值不變 的外作用。 R=1時的階躍函數(shù)叫單位階躍函數(shù) ，常用 1(t)表示。 如：電源電壓突然跳動、負載突然增大或減小、飛機飛行中遇到常值陣風(fēng)擾動 … R0 tr(t)一般來講， 階躍輸入 是 變化最劇烈，對系統(tǒng)最不利的外作用，如果系統(tǒng)在階躍函數(shù)作用下能滿足自動控制任務(wù)。那么，系統(tǒng)在其它緩慢變化的外作用下更能滿足要求。所以，常選用階躍函數(shù)作為典型輸入來研究系統(tǒng)的性能。階躍響應(yīng)的某些特征值（性能指標），可以統(tǒng)一評價系統(tǒng)的性能。 總的來說，研究典型信號的最終目的還是希望實際的調(diào)節(jié)過程盡可能接近于理想的調(diào)節(jié)過程（也就是前面提出的穩(wěn)定性、快速性、準確性三方面的要求） 一般常用階躍函數(shù)作用下系統(tǒng)的響應(yīng)特性作為評價系統(tǒng)動態(tài)性能指標的依據(jù) 。所以階躍函數(shù)在自動控制系統(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)表達式 ??????0,00,)(ttRttr圖形： 表示在 t=0時刻開始，以恒定速率 R隨時間而變化的函數(shù) R=1時的速度函數(shù)叫 單位速度函數(shù) 。 0 t r(t)3）脈沖函數(shù) 脈沖函數(shù)數(shù)學(xué)表達式 脈沖函數(shù)是對 t趨于 0，求極限得到的 。 圖形： r (t )0t0tA0t)](1)(1[l i m)( 0000ttttAtrt????脈沖函數(shù)的強度通常用其面積表示。 面積 A=1的脈沖函數(shù)稱為 單位脈沖函數(shù) （或 ?函數(shù) ） 強度為 A的 脈沖函數(shù)表示為 在 t0 時刻出現(xiàn)的單位脈沖函數(shù)則表示為 但脈沖函數(shù) 在現(xiàn)實中是不存在的 ，只是數(shù)學(xué)上的定義，在現(xiàn)實系統(tǒng)中常把作用時間很短，幅值很大而強度有限的一些外作用近似看作脈沖函數(shù)。 既然不存在，為什么說它是重要的數(shù)學(xué)工具？？ )()( tAtf ??)( 0tt ??一個任何形式的外作用，可以分解成不同時刻的一系列脈沖函數(shù)之和，研究控制系統(tǒng)在脈沖函數(shù)下的響應(yīng)特性，便可以了解系統(tǒng)在任意形式外作用下的響應(yīng)特性。（ 杜哈梅積分公式 ） 4）正弦函數(shù) 數(shù)學(xué)表達式 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)常見的一種典型外作用，很多實際的隨動系統(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)定平臺的隨動系統(tǒng)等。 更為重要的是系統(tǒng)在正弦函數(shù)作用下的響應(yīng)，即 頻率響應(yīng) ，是自動控制理論中研究系統(tǒng)性能的重要依據(jù)。 返回 控制系統(tǒng)設(shè)計概述及設(shè)計實例 工程設(shè)計概述 目的：逐步確定預(yù)期系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置、設(shè)計規(guī)范、關(guān)鍵參數(shù)，以滿足實際的需求。 主要步驟： 1）確立系統(tǒng)目標； 2）確定控制變量； 3）明確系統(tǒng)精度指標； 4）調(diào)節(jié)參數(shù)以達到期望的系統(tǒng)性能 （反復(fù)調(diào)節(jié)）。 設(shè)計示例 1：胰島素注射控制系統(tǒng) （藥物自動注射系統(tǒng)：調(diào)節(jié)血壓、血糖、心率等） 又稱持續(xù)皮下胰島素輸注（ CSII），是一種計算機控制的、可連續(xù)微量注射胰島素的蠕動泵，可以模擬人體生理胰島素分泌的一種胰島素輸注系統(tǒng)。按結(jié)構(gòu)不同可分為閉環(huán)式和開環(huán)式。開環(huán)式 泵是比較簡單的裝置，沒有血糖傳感系統(tǒng)，需要自己監(jiān)測血糖和設(shè)定胰島素劑量。 閉環(huán)式 泵由血糖感應(yīng)器、反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)和胰島素輸注器三部分組成，可根據(jù)血糖來不斷調(diào)節(jié)胰島素的量，從而將血糖控制在一個穩(wěn)定的范圍內(nèi)。 1）確立控制目標：設(shè)計一個能調(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)計指標：使病人的血糖濃度嚴格逼近（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泵和閥門人體、血液和胰腺傳感器)( t? 實際血糖濃度血糖濃度測量值預(yù)期血糖濃度+（ b）血糖控制的閉環(huán)系統(tǒng) 預(yù)編程信號發(fā)生器電機泵和閥門)( t? )( tI電機電壓胰島素注射速度（ a）血糖控制的開環(huán)系統(tǒng)（無反饋） 1. 自動控制的一般概念 基本控制方式 控制系統(tǒng)的基本組成 控制系統(tǒng)的分類 對控制系統(tǒng)的要求 2. 要求掌握的知識點 負反饋控制系統(tǒng)的特點及原理 由系統(tǒng)工作原理圖繪制方框圖 小 結(jié) 電位器 放大器 伺服電動機 開門位置 關(guān)門位置 絞盤 大門 實際位置 倉庫大門自動控制系統(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? ? ?線性時變系統(tǒng) ( 4) ( ) ( ) c os 5c t r t t???非線性時變系統(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)