【正文】 域控制理論 ① 經(jīng)典 SISO→MIMO； ② 基于互質(zhì)分解的全新的頻域優(yōu)化理論 魯棒控制（ robust control） 魯棒性（ robustness）： 系統(tǒng)存在模型誤差或 受到擾動時仍能保持良好性能的能力 魯棒控制： 使系統(tǒng)具有良好魯棒性的控制 70年代 ~現(xiàn)在 ? 多種新型控制理論 ? 智能控制（ intelligent control） 控制系統(tǒng)具有擬人智能（學(xué)習(xí)、記憶、判斷、推理等） ? 大系統(tǒng)控制、復(fù)雜系統(tǒng)控制等 被控系統(tǒng)具有高維數(shù)、強關(guān)聯(lián)、多約束、多目標、不確定性、分散性、非線性、大時滯、難建模等特征，如電力系統(tǒng)、城市交通系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、制造系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)等 自動控制技術(shù)的應(yīng)用，推動了控制理論的發(fā)展；而 自動控制理論的發(fā)展，又指導(dǎo)了控制技術(shù)的應(yīng)用， 使其進一步完善。近年來，控制科學(xué)的應(yīng)用范圍還擴 展到生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)境、經(jīng)濟管理和其他許多社會 生活領(lǐng)域，并為各學(xué)科之間的相互滲透起了促進作 用。 自動控制技術(shù)的應(yīng)用，不僅使生產(chǎn)過程實現(xiàn)自動化，從而提高了勞動生產(chǎn)率和生活質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益，改善勞動條件，而且在人類征服大自然、探索新能源、發(fā)展空間技術(shù)和創(chuàng)造人類文明等方面都具有十分重要的意義。 本課程的體系結(jié)構(gòu) 內(nèi)容：經(jīng)典控制理論 建模、分析、綜合 范圍：線性定常 SISO系統(tǒng) （ 包括連續(xù)與離散）與非線性系統(tǒng) 重點：基本概念、基本理論、基本方法 高等數(shù)學(xué) —— 微分方程、拉氏變換、富 氏變換及復(fù)變函數(shù)等 電 路 —— 電路理論及運算方法、暫 態(tài)過程分析 電子技術(shù) —— 運算放大器元件及參數(shù) 計算 電 機 —— 工作原理及機械特性 需要復(fù)習(xí)的內(nèi)容 基 本 要 求 通過學(xué)習(xí)本課程，獲得自動控制 系統(tǒng)的基本概念和基本理論；掌握分 析自動控制系統(tǒng)或過程控制系統(tǒng)的基 本方法。 1. 1 引言 167。 1. 3 自動控制系統(tǒng)的分類 167。 進水水池要求水位實際水位出水圖 1－ 1 水位人工控制原理圖 如圖 1－ 1 所示， 水 位保持系統(tǒng)。 1. 2 自動控制的基本原理 第一章 自動控制概論 若要求在出水量隨意的條件下，保持水位高度不變：操作人員需先測實際水位，并在腦子中與要求的水位進行比較。否則應(yīng)關(guān)小進水閥門。 人工控制（續(xù)） 第一章 自動控制概論 根據(jù)系統(tǒng)原理圖可畫出其方框圖如圖 1－ 2所示。然后得出偏 差再由調(diào)節(jié)元件根據(jù)偏差的大小和正負產(chǎn)生控制信號。如圖 13所示。 要求水位〉 電機 閥門 水池出水量實際水位浮子 控制器電位器連桿比較圖 1－ 4水位自動控制系統(tǒng)方框圖 自動控制（續(xù)） 第一章 自動控制概論 控制系統(tǒng)中的常用術(shù)語 (1) 自動控制 — 在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置使整個生產(chǎn)過程或工作機械自動的按預(yù)定規(guī)律運行、或使其某個參數(shù)按要求變化。 (3) 受控對象 — 被控制的機器或物體。 (4) 給定量 — 要求被控量所應(yīng)保持的數(shù)值。 (5) 干擾量 — 系統(tǒng)不希望的外作用，也叫擾動輸入。 如圖 1－ 5所示。反饋有主反饋和局部反饋之分。 第一章 自動控制概論 串聯(lián)校正 放大 執(zhí)行 受控對象反饋校正測量輸入量 輸出量 圖 1－ 6 自動控制系統(tǒng)的組成 自動控制的任務(wù) — 利用控制器操縱受控對象，使其被控量按技術(shù)要求變化。自控系統(tǒng)的組成如 16圖所示。一般為電位器。常用的有差動放大器、機械差動 裝置、電橋電路、計算機等。 如測速機、熱電偶、自整角機、電位器、旋轉(zhuǎn) 變壓器、浮子等。如：晶體管、集成電路、晶閘管等 組成的電壓、功率放大器。如：閥門、電機、液壓 馬達等。 2從控制作用的產(chǎn)生看：由偏差產(chǎn)生的控制作用使系統(tǒng)沿減小或消除偏差的方向運動 — 偏差控制。用串聯(lián)或并聯(lián)（反饋）的方式連接 于系統(tǒng)中，以改善系統(tǒng)的性能。 基本組成（續(xù)） 第一章 自動控制概論 自動控制的基本方式 一、 開環(huán)控制系統(tǒng)： 1. 定義： 開環(huán)控制 —— 控制器與被控對象之間只 有順向作用而沒有反向聯(lián)系的控制過程。 第一章 自動控制概論 給定電壓放大后得到電樞電壓 ua，從而控制 轉(zhuǎn)速 n。但是，當負載變化時（干擾量），會使 n改 變，即使 ug不變， n 也改變。 開環(huán)控制系統(tǒng)（續(xù)） 第一章 自動控制概論 二、閉環(huán)控制系統(tǒng) ： 1. 定義： 閉環(huán)控制 —— 被控量與給定值比較后用其偏差對系統(tǒng)進行控制。 2. 特點：不論什么原因使被控量偏離期望值而出現(xiàn)偏差時，必定會產(chǎn)生一個相應(yīng)的控制作用去減小或消除這個偏差，使被控量與期望值趨于一致。只要 c(t)出現(xiàn)偏差，系統(tǒng)就自行糾正。 第一章 自動控制概論 ++ +++ TGMu gΔ u u 1u anu n = nα電壓放大功率放大負載u g Δ u u 1 u a nu n電壓放大測速機電機功率放大圖 1－ 8 閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 閉環(huán)控制系統(tǒng)（續(xù)） 第一章 自動控制概論 負載 ↑→TL↑→(TeTL)→n↓→un↓→△ u↑→u1↑→ua↑ n↑ 或溫度 T↑→Ra↑→E↓→n↓→un↓→△ u↑→u1↑→ua↑ n↑ △ 系統(tǒng)精度高、抗干擾能力強、應(yīng)用廣泛。 第一章 自動控制概論 復(fù)合控制系統(tǒng)（續(xù)） 2. 例如： 如圖 1－ 9 所示調(diào)速 系統(tǒng)。 +u g++++++u n= nαu aR sMT