2022-2023学年高二物理竞赛课件：电路中自动控制的一般概念

电路中自动控制的一般概念 2 第一章 自动控制的一般概念 1-1 自动控制的基本原理与方式 1-2 自动控制系统示例 1-3 自动控制系统的分类 1-4 对自动控制系统的基本要求 3 1-1 自动控制的基本原理与方式 自动控制技术及其应用 自动控制－－－在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控量）自动地按照预定的规律运行。 4 1-1 自动控制的基本原理与方式 1. 自动控制技术及其应用 数控车床按照预定程序自动地切削工件； 化学反应炉的温度或压力自动地维持恒定； 雷达和计算机组成的导弹发射和制导系统，自 动地将导弹引导到敌方目标； 无人驾驶飞机按照预定航迹自动升降和飞行； 人造卫星准确地进入预定轨道运行并回收等。 生物、医学、环境、经济管理。。。 5 1-1 自动控制的基本原理与方式 2. 自动控制理论 自动控制理论－－－是研究自动控制共同规律的技术科学。 经典控制理论（单输入-单输出（SISO）） 现代控制理论 （多输入-多输出（MIMO） ） 智能控制理论 。。。 6 1-1 自动控制的基本原理与方式 2. 自动控制理论 研究对象 数学工具 常用分析方法 局限性 经典控制理论 单输入-单输出线性定常系统 微分方程，传递函数 时域分析法，频域分析法,根轨迹分析法 对复杂多变量系统、时变和非线性系统无能为力 现代控制理论 多输入-多输出变系数，非线性等系统 线性代数、矩阵理论 状态空间法 比较繁琐（但由于计算机技术的的迅速发展，这一局限性已克服) 7 1-1 自动控制的基本原理与方式 2. 自动控制理论 自动控制理论的发展： 1788年，James Watt 为控制蒸汽机速度设计的离心调节器，是自动控制领域的第一项重大成果。 1884年：E. J. Routh提出劳斯稳定性判据。 1892年：A. M. Lyapunov提出李雅普诺夫稳定性理论。 1895年：A. Hurwifz提出赫尔维茨稳定性判据。 8 1-1 自动控制的基本原理与方式 2. 自动控制理论 1932年：H. Nyquist提出奈奎斯特稳定性判据。 1945年：H. W. Bode提出反馈放大器的一般设计方法。 1948年：Evans提出并完善了根轨迹法 1948年：N. Wiener发表《控制论》 1954年：钱学森在美国完成《工程控制论》 9 1-1 自动控制的基本原理与方式 2. 自动控制理论 1956年：蓬特里亚金（Pontryagin）提出极大值原理 1957年：R. I. Bellman提出动态规划理论 1960年：R. E. Kalman提出卡尔曼滤波理论 1960年至今：确定性系统、随机系统的最优控制，复杂系统的自适应和学习控制，鲁棒控制等 目前：智能控制等 10 1-1 自动控制的基本原理与方式 3. 反馈控制原理 自动控制系统 ------ 将被控对象和控制装置按照一定的方式连接起来而组成一个有机整体，称为自动控制系统 11 1-1 自动控制的基本原理与方式 3. 反馈控制原理 12 $