控制工程基础第一讲第一章控制系统的基本概念一、控制系统的工作原理及其组成工作原理人工控制恒温箱调节过程：大脑恒温箱自动控制系统工作原理：给定信号从恒温箱控制系统功能框图可见：综上所述，控制系统的工作原理：由于存在输出量反馈，上述系统能在存在无法预计扰动的情况下，自动减少系统的输出量与参考输入量（或者任意变化的希望的状态）之间的偏差，故称之为反馈控制。这种基于反馈原理，能对输出量与参考输入量进行比较，并力图保持两者之间既定关系的系统。称为反馈控制系统。反馈控制系统具备测量、比较和执行三个基本功能。开环控制与闭环控制开环控制系统优点：简单、稳定、可靠。若组成系统的元件特性和参数值比较稳定，且外界干扰较小，开环控制能够保持一定的精度。闭环控制系统控制器闭环控制系统的组成给定元件产生给定信号或输入信号。比较元件对给定信号和反馈信号进行比较，产生偏差信号；校正元件用以改善系统控制质量的装置。例题解：1、电位器滑动触点位于中间位置，电动机停转，阀门保持原有开度，水箱中流入水量与流出水量相等，液面保持在希望的高度。3、若系统受到扰动使液面下降，则系统会自动加大阀门开度，使输入流量增加，液面恢复到给定高度。例1.2分析图示钢板厚度控制系统工作原理并绘制系统功能框图解：1、稳态给定电压u1比例于被轧钢板要求的厚度；厚度检测器输出u2比例于轧制后钢板的厚度，u2放大后得到u3并与u1比较得到偏差信号；补充习题1补充习题2二、控制系统的基本类型随动系统（伺服系统）输入量的变化规律不能预先确知，其控制要求是输出量迅速、平稳地跟随输入量的变化，并能排除各种干扰因素的影响，准确地复现输入信号的变化规律。按系统中传递信号的性质分类其它分类方法三、对控制系统的基本要求精确性快速性四、控制工程发展概况1884年：E.J.Routh提出劳斯稳定性判据。1948年：N.Wiener发表《控制论》，标志经典控制理论基本形成；经典控制理论以传递函数为基础，主要研究单输入—单输出（SISO）系统的分析和控制问题；50年代末60年代初：现代控制理论形成；现代控制理论以状态空间法为基础，主要分析和研究多输入-多输出(MIMO)、时变、非线性等系统的最优控制、最优滤波、系统辨识、自适应控制、智能控制等问题；控制理论研究的重点开始由频域移到从本质上说是时域的状态空间方法。1956年：蓬特里亚金（Pontryagin）提出极大值原理五、本课程的任务及主要内容控制系统分析和设计一般包括：习题1-2：P9-101－3(自己作，不交)1－71－8