16.060第二讲反馈控制简介KarenWillcox2003.9.4今天的主题1、控制系统的分类2、开环和闭环控制3、标准的方框图4、使用的工具阅读：1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，1.6，1.7直到的上端11控制系统的分类（1.2）1.1调节器系统输出必须尽可能的接近某个期望的值。例：1.2伺服机构输出的变化必须尽可能的紧紧跟随输入的变化。例：2如果我们进行更进一步的研究，控制系统可以分成以下几类：1、2、3、4、5、6、32开环和闭环控制（1.3）2.1开环控制例1：一个电烤面包炉－输出c是烤面包炉的温度－我们希望能够实现恒定的输出－我们可以通过在一个机械式定时器上选择一个设置做到这一点－这个设置作为系统的输入，或者是参考温度r这并不是一个高性能的系统，会产生系统误差e=r-c，这是因为：1、系统中存在扰动，如：2、系统的参数发生变化，如：4例2：飞机的滚转飞行控制这种情形的动态过程如下：飞机头部的变化：需要一个水平力顶端上升幅度：需要一个角加速度产生滚转运动：副翼改变幅度通过替换控制轮移动副翼我们导出一个线性化的模型，目的是为了得到合适的微分方程。注意：如果你们还不习惯线性化这个概念，可以查阅http://web.mit.edu/aa-math来进行补充，这一数学概念将贯穿于我们这堂课的始终！δ是机翼偏转角φ是滚转角5运动方程：飞行员如何知道什么时候移动δ？他（她）可以尝试着改变控制轮的一个时间位移分布，但是如果出现以下两种情况将怎么办：各种扰动，如：一阵狂风参数的变化，如：飞行高度的变化解决的办法是采用闭环控制……62.2闭环控制飞行员可以观察关于地平线的滚转角，然后将观察的角度与期望的角度相比较，即，比较输出和参考输入之间的误差。让我们画一个方框图来说明该如何做：但是如果我们飞到了云里将会发生什么呢？我们失去了反馈！因此让我们用一个滚转角测量系统来替换飞行员：7图１滚转角测量系统补偿器误差反馈回路（环）83一个反馈控制系统的标准方框图（1.3）图2标准方框图重点：1．2．3．4．94采用的研究工具4.1线性化的动态模型（1.5）大多数物理系统都是非线性的，然而，通过对非线性方程在某特定工作点上进行线性化处理，我们可以提出线性模型。你们将在实验中需要运用这一概念，家庭作业练习也将帮助你们记住线性化是如何进行的。4.2拉普拉斯变换（1.6）如果需要的话，可以复习一下已学过的知识，在这学期将会有足够的机会去实践！104.3传递函数（1.7）一个系统的传递函数是指在零初始条件下，系统的输出的拉普拉斯象函数与系统的输入的拉普拉斯象函数之比。图3系统输入/输出关系Cs()=(1)R()s=(2)Gs()=(3)114.4方框图“模块的拓扑安排表明了因果关系。”功能方框图数学方框图图4vdvFig.3.9的电机位置伺服系统的方框图12考虑图1.3无扰动时的简化形式写下每个模块之间的关系：然后我们可以得到闭环传递函数：这是一个非常重要的方程，你们将会在这学期经常看到。134.5S平面你们之前看到的只是一个局部，我们暂时跳过这部分内容，将在第8讲中回过头来学习。14