【正文】 系統(tǒng)動(dòng)、靜態(tài)性能相關(guān)概念 在時(shí)域中 ， 常用單位階躍信號(hào)作用下 ， 系統(tǒng)輸出的超調(diào)量 ?p ,上升時(shí)間 Tr,峰值時(shí)間 Tp,過渡過程時(shí)間 （ 或調(diào)整時(shí)間 ） Ts和振蕩次數(shù) N等特征量表示 。 ? ? 準(zhǔn)確性是指在過渡過程結(jié)束以后輸出量與給定的輸入量（或同給定輸入量相應(yīng)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)受到擾動(dòng)作用（系統(tǒng)內(nèi)或系統(tǒng)外）后，能自動(dòng)返回到原來的平衡狀態(tài)，則該系統(tǒng)是穩(wěn)定的。 如果系統(tǒng)內(nèi)某處或數(shù)處信號(hào)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) 。其只能用非線性微分方程描述，不滿足疊加原理。其任務(wù)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(dòng)系統(tǒng)的兩項(xiàng)主要性能指標(biāo)。 3. 反饋控制系統(tǒng)的分類 ? 外反饋 （人為的反饋） ? 為達(dá)到一定的控制目的而有意設(shè)計(jì)的反饋。 ?閉環(huán)控制 系統(tǒng)的方框圖 被控量 偏差 信號(hào) () 參考 輸入信號(hào) 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(hào) 控制量 擾動(dòng) 給定 裝置 校正 裝置 放大 元件 執(zhí)行 機(jī)構(gòu) 受控 對(duì)象 反饋裝置 (測量元件 ) 控制對(duì)象： 被控制的機(jī)器，設(shè)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(hào) () 參考 輸入信號(hào) 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(hào) 控制量 擾動(dòng) 給定 裝置 校正 裝置 放大 元件 執(zhí)行 機(jī)構(gòu) 受控 對(duì)象 反饋裝置 (測量元件 ) 控制器： 用來對(duì)被控制對(duì)象施加控制作用的裝置；反饋環(huán)節(jié)：將輸出量轉(zhuǎn)化為主反饋信號(hào)的裝置；反饋環(huán)節(jié)中通常含有信號(hào)檢測裝置 。為防止輸出量過調(diào)，使系統(tǒng)穩(wěn)定，取反饋信號(hào)符號(hào)與給定值的相反，稱為負(fù)反饋。在上述系統(tǒng)中 閥門 便構(gòu)成了執(zhí)行器。在上述系統(tǒng)中便是 電動(dòng)機(jī)和減速器 。 ? (1)控制對(duì)象 (或稱調(diào)節(jié)對(duì)象 )：指被控制的設(shè)備與機(jī)器，在上述系統(tǒng)中控制對(duì)象指的是 水箱 。 ? 讓水箱液面始終保持給定的高度。 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(dòng)機(jī)速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖 圖 1－ 8 閉環(huán)控制直流電動(dòng)機(jī)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(diǎn) ?開環(huán)系統(tǒng)： 結(jié)構(gòu)簡單 ， 穩(wěn)定性好 ， 容易設(shè)計(jì)和調(diào)整以及成本較低的優(yōu)點(diǎn) ， 對(duì)那些負(fù)載恒定 ，擾動(dòng)小 ， 控制精度要求不高的實(shí)際系統(tǒng) ， 是有效的控制方式 。 ? 閉環(huán)系統(tǒng) :控制的是控制對(duì)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(shí) ， 由于有反饋的存在 ， 整個(gè)控制過程是閉合的 ， 故也稱為閉環(huán)控制 。 人本身就是一個(gè)具有高度復(fù)雜控制能力的閉環(huán)系統(tǒng) 。 開環(huán)系統(tǒng)主要問題：無法自動(dòng)減小或消除由于擾動(dòng)而產(chǎn)生的 (實(shí)際液位與設(shè)定液位之間 )誤差。 ? 這種 輸出量對(duì)控制作用沒有任何影響 ，或者說 控制器與控制對(duì)象之間只有單向作用而沒有反向作用的控制系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)， 框圖 如圖 13所示。 例如 ：電加熱爐 開環(huán)控制系統(tǒng)例 1 被控制對(duì)象： 電阻絲 被控制量 （ 輸出量 ） ： 爐溫 控制裝置： 開關(guān) K和電熱絲，對(duì) 被控制量起控制作用。 小結(jié) 控制技術(shù)的應(yīng)用范圍廣，與我們的工作、生活密切相關(guān)，在現(xiàn)實(shí)世界中可謂無處不在，掌握好控制技術(shù)有著非常重要的意義！ 方框圖的有關(guān)概念 ?方框 控制裝置和被控對(duì)象分別用方框表示 ?信號(hào)線 方框的輸入和輸出以及它們之間的聯(lián)接用帶箭頭的信 號(hào)線表示 ?輸入信號(hào) 進(jìn)入方框的信號(hào) ， 控制量 ?輸出信號(hào) 離開方框的信號(hào) ， 被控量 注：干擾或者破壞系統(tǒng)預(yù)定性能的輸入信號(hào)稱為擾動(dòng) 。 被控對(duì)象的復(fù)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(dòng)態(tài)突變 ， 多時(shí)間標(biāo)度 ，復(fù)雜的信息模式 ， 龐大的數(shù)據(jù)量 ， 以及嚴(yán)格的特性指標(biāo)等 。它是一個(gè)多輸入 、 多輸出 、 多干擾 、 多變量的系統(tǒng) 。 大系統(tǒng)理論 20世紀(jì) 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 。 因而在實(shí)際應(yīng)用中有很大局限性 。 應(yīng)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(hào)后 ， 系統(tǒng)對(duì)來自內(nèi)部和外部干擾的響應(yīng)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 。 ? 1895年，數(shù)學(xué)家勞斯（ Routh）和赫爾威茨（ Hurwitz）分別獨(dú)立地提出了高階系統(tǒng)的穩(wěn)定性判據(jù)，即 Routh和 Hurwitz判據(jù)。 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(dòng)控制理論的發(fā)展可分為四個(gè)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 。我國是 1954年，科學(xué)家錢學(xué)森在美國運(yùn)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(shù)領(lǐng)域。二次大戰(zhàn)時(shí)期，維納參加了火炮自動(dòng)控制的研究工作，他把火炮自動(dòng)打飛機(jī)的動(dòng)作和人狩獵的行為做了對(duì)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(zhǔn)確控制的方法可以把運(yùn)動(dòng)的結(jié)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(fù)反饋概念。 被控制對(duì)象 是指要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過程例如船舶、柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)、鍋爐或熱力過程等。 自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能和組成是多種多樣的 ，其結(jié)構(gòu)有簡單也有復(fù)雜 。 ?自動(dòng)控制系統(tǒng) ：是指能夠?qū)Ρ豢貙?duì)象的工作狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)控制的系統(tǒng) 。 ?自動(dòng)控制系統(tǒng) ： 是指能夠?qū)Ρ豢貙?duì)象的工作狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)控制的系統(tǒng)，它由被控對(duì)象和控制裝置組成。（測試技術(shù)課程涉及有） 課外交流聯(lián)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(chǔ) 》 課程說明 教學(xué)目標(biāo)： 1. 對(duì)機(jī)電系統(tǒng)中存在的問題能夠以控制論的觀點(diǎn)和思維 方法進(jìn)行科學(xué)分析，以找出問題本質(zhì)和有效的解決方法 2. 如何控制一