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东北大学自动原理课件•自动控制理论概述•自动控制系统基础•控制系统的分析与设计•现代控制理论•控制系统的实现与应用01自动控制理论概述定义与分类总结词自动控制理论是研究自动控制系统设计和分析的理论和方法它涉及控制系统的基本概念、原理、方法和技术详细描述自动控制理论主要研究如何通过调节系统的输入信号,使系统的输出信号按照预期的规律变化根据不同的分类标准,自动控制系统可以分为多种类型,如开环控制系统和闭环控制系统、线性控制系统和非线性控制系统等自动控制理论的应用领域总结词详细描述自动控制理论在许多领域都有广泛的应用,如工业自在工业自动化领域,自动控制系统用于控制生产过程中动化、航空航天、交通运输、农业、机器人等的各种参数,如温度、压力、流量等,以提高生产效率和产品质量在航空航天领域,自动控制系统用于控制飞行器的姿态、速度和高度等参数,以保证飞行安全在交通运输领域,自动控制系统用于控制交通信号灯、列车和地铁的运行等在农业领域,自动控制系统用于控制灌溉、施肥和收割等农业机械在机器人领域,自动控制系统用于控制机器人的运动和行为自动控制理论的发展历程总结词详细描述自动控制理论的发展历程可以追溯到20世纪初,随着在20世纪初,自动控制理论开始萌芽,当时主要用于科技的不断进步和应用需求的不断提高,自动控制理工业自动化领域随着电子技术和计算机技术的发展,论得到了不断的发展和完善自动控制理论逐渐成熟,并开始应用于航空航天、交通运输等领域近年来,随着人工智能和物联网技术的快速发展,自动控制理论的应用范围更加广泛,涉及到智能制造、智能家居、智慧城市等领域同时,自动控制理论的研究也在不断深入,涉及到非线性控制系统、自适应控制系统、鲁棒控制系统等领域的研究02自动控制系统基础自动控制系统的组成01020304控制器执行器传感器被控对象根据设定值和实际输出值之间根据控制器的输出信号,调整检测被控变量的实际输出,并受到控制作用并产生被控变量的偏差,调整被控变量的输出被控变量的实际输出将其转换为电信号传输给控制输出的设备或过程器自动控制系统的基本性能要求稳定性快速性系统在受到扰动后能够回到设定值的能力系统对设定值变化的响应速度准确性抗干扰性系统对设定值的跟踪精度系统对外部扰动的抵抗能力自动控制系统的数学模型传递函数模型描述系统输入与输出之间的关系,通过拉普拉斯变换求解状态方程模型描述系统内部状态变量之间的关系,通过矩阵运算求解离散时间模型描述离散时间系统的输入与输出之间的关系,通过差分方程求解03控制系统的分析与设计控制系统的稳定性分析稳定性定义如果一个系统受到扰动后能够自我调节并回到原1来的平衡状态,则称该系统是稳定的稳定性判据通过分析系统的极点和零点,判断系统的稳定性2稳定性分析方法采用劳斯稳定判据、根轨迹法等方法进行稳定性3分析控制系统的性能分析性能指标分析系统的动态性能和稳态性能,包括超调量、调节时间、稳态误差等性能分析方法采用频率响应法、根轨迹法等方法进行性能分析性能优化根据性能指标要求,对系统参数进行优化,提高系统性能控制系统的设计方法经典控制理论设计方法采用PID控制器、根轨迹法等经典控制理论进行系统设计现代控制理论设计方法采用状态空间法、最优控制理论等现代控制理论进行系统设计自适应控制设计方法采用自适应控制理论,对系统参数变化进行自适应调节,提高系统适应性04现代控制理论线性系统理论线性系统的数学描述01介绍线性系统的状态空间模型、传递函数等数学表示方法线性系统的稳定性02分析线性系统的稳定性条件,以及如何通过系统参数的调整来改善系统的稳定性线性系统的能控性和能观性03研究线性系统的能控性和能观性概念,以及如何判断一个系统是否具有这些性质最优控制理论最优控制问题的数学描述介绍最优控制问题的基本概念,如何用数学语言描述最优控制问题最优控制策略研究最优控制策略的求解方法,如极小值原理、动态规划等最优控制的应用介绍最优控制在现实生活中的应用,如航天器轨道控制、机器人运动控制等鲁棒控制理论鲁棒控制的基本概念介绍鲁棒控制的基本概念,如鲁棒性、鲁棒稳定性等鲁棒控制设计方法研究鲁棒控制设计的方法,如H∞控制、μ分析等鲁棒控制的应用介绍鲁棒控制在现实生活中的应用,如工业过程控制、电力系统的稳定控制等05控制系统的实现与应用控制系统的硬件实现控制器执行机构作为控制系统的核心,负责接收输入信号,根据执行控制器输出的控制信号,实现对被控对象的控制算法产生输出信号,控制执行机构常见的控制常见的执行机构有电机、气动阀、液压缸控制器有PLC、单片机、DSP等等传感器电源及线路用于检测被控对象的参数变化,并将检测到的信为控制系统提供能源及信号传输的通道,保证系号传输给控制器常见的传感器有温度传感器、统的正常工作压力传感器、位移传感器等控制系统的软件实现实时操作系统人机界面用于管理系统的软硬件资源,用于实现人与控制系统的交互,实现多任务调度和任务间的通如显示系统状态、输入控制参信数、接收操作指令等控制算法数据处理与存储根据被控对象的特性及控制要对系统运行过程中产生的数据求,设计合适的控制算法,如进行处理、存储和分析,为优PID控制、模糊控制、神经网络化控制提供依据控制等控制系统在各领域的应用实例工业自动化智能家居交通工具在生产线中实现自动化控制,提通过控制系统实现对家庭设备的在车辆、船舶、飞机等交通工具高生产效率与产品质量如机械集中控制,提高生活便利性如中实现自动驾驶、智能调度等功手、智能仓储等智能灯光、智能空调等能,提高交通工具的运行效率和安全性如自动驾驶汽车、无人机等THANKS感谢观看。