《控制系统建模》课件

控制系统建模控制系统是现代技术的核心本课程将介绍控制系统的基本概念、分类及应用范围通过本课程的学习，你将掌握传统控制方法和现代控制方法的基本思路和步骤，以及建模和仿真的基本技能基本概念什么是控制系统？控制系统的应用领域控制系统是一种通过对系统输出的监测来调节输在实际应用中，控制系统广泛应用于工业自动化、入的技术手段，它可以实现对系统的稳定性、准交通运输、农业生产、卫生医疗和家庭生活等领确性、动态性等特性的控制域控制方法传统控制方法现代控制方法包括控制、比例控制、积分控制和微分包括模糊控制、神经网络控制、自适应控制PID控制等方法，是基于经验公式的控制方法和智能控制等方法，是基于现代数学理论的控制方法建模与计算传递函数法建模状态方程法建模将输入和输出之间的关系用有理分式函数表示，将系统状态用向量表示，通过状态转移方程描述并通过传递函数计算系统响应、稳态误差等参数系统动态行为，计算系统可以得到更为详细的动态特性反馈系统正反馈系统与负反馈系统1负反馈系统的输出作为控制信号对系统输入进行补偿，保证系统稳定性；而正反馈系统的输出则增强原有输入信号，使系统失去控制应用2负反馈系统广泛应用于机械伺服系统、电子电路和生物生理学等领域，而正反馈系统则用于生物生理学、放大器和振荡器电路等领域案例自动飞行控制3自动飞行控制系统是飞机上的一种典型控制系统，利用负反馈控制原理控制飞机高度、航向、爬升和下降等动作，提高飞机的稳定性和安全性性能指标超调量调节时间指实际响应过程中最大偏离稳态值的值，过大的指控制系统从开始响应到达到稳态所需的时间，超调量会影响系统的稳定性过长的调节时间会使系统响应速度变慢控制器PID基本组成控制器由比例系数、积分系数和微分系数三部分组成，作用分别是补偿比例误差、积分PID误差和微分误差工作原理控制器输出的控制信号与反馈信号之差作为调节器的输入信号，根据控制器的输出动态PID调整系统的控制量参数调节方法控制器的参数调节方法包括试法、整定法、模糊控制和神经网络自适应控制等方法PID控制系统的实现校正方法1控制系统的校正是指通过对系统的调试和测试，调整控制器和传感器等装数控系统2置，使系统达到最佳的稳定性和控制精度数字控制系统是一种通过数字化运算和控制实现对机器人、生产线、仪器设备等各种控制对象进行远程控制和实时控制系统监控的技术3实时控制系统是一种能够实时响应外部输入信号和产生输出响应信号的控控制系统的仿真与实验平台制系统，应用广泛于航空航天、军事、4交通运输、工业自动化等领域使用仿真和实验平台可以对控制系统的设计和调试进行评估和验证，提高系统的可靠性和准确性控制系统的优化与自适应控制优化理论与实践自适应控制方法优化理论是一种基于最优化算法的控制理论，通自适应控制是一种利用系统自身参数和状态信息过优化函数和极值分析等手段，提高控制系统的进行实时控制和调节的方法，能够解决外部干扰、稳定性和控制精度内部变化和系统失调等问题智能控制系统神经网络控制系统神经网络是一种受生物神经系统启发的计算模型，通过模拟大脑神经元之间的相互连接来实现对控制系统的自适应调节和决策智能制造中的应用控制系统是智能制造的重要组成部分，其在生产自动化、品质控制、机器人控制和数据处理等方面具有重要作用。