**章 自动控制概论
在现代科学技术的众多领域中,自动控制技术起着越来越重要的作用,目前,自动控制技术已广泛应用于工业、农业、国防和科学技术等领域。可以这样说,一个**在自动控制方面水平的高低是衡量它的生产技术和科学技术先进与否的一项重要标志。
自动控制通常被称为“控制工程”,属于高新技术学科,是一门理论性和工程实践性较强的技术学科,学科的理论为“自动控制理论”。随着自动控制技术的广泛应用,不仅使生产过程实现了自动化,极大地提高了劳动生产率和产品质量,改善了劳动条件,并且在人类征服自然、探索新能源、发展空间技术和改善人民物质生活方面等都起着极为重要的作用。尽管从历史的发展上看,还是初步的,但从发展的现状与前途上看,却是极活跃、极富生命力的。控制理论不仅是一门重要的学科,而且也是科学方法论之一。因此,本课程是一门非常重要的技术基础课。本课程主要讲述自动控制的基本理论和分析、设计控制系统的基本方法。根据自动控制理论发展的不同阶段,可分为经典控制理论和现代控制理论。而随着控制理论在内容上的不断扩展和更新,经典控制理论和现代控制理论越来越趋于融合。
本章从工程实例出发,介绍自动控制的基本概念、基本方式和自动控制系统的分类,**是自动控制系统的基本组成原理,核心是反馈控制,同时简单介绍了控制理论的发展历史。
1.1自动控制系统
所谓自动控制,就是指在没有人直接操作的情况下,通过控制器使一个装置或过程《统称为控制对象)自动地按照给定的规律运行,使被控物理量或保持恒定或按一定的规律变化,其本质在于无人干预。系统是指按照某些规律结合在一起的物体(元部件)的组合,它们互相作用、互相依存,并能完成一定的任务。为实现某一控制目标所需要的所有物理部件的有机组合体称为自动控制系统。例如,机械行业的热处理炉温度控制系统、数控车床按照预定程序自动切削工件的控制系统、火电厂锅炉蒸汽温度和压力的自动控制系统等。
反馈是控制理论中一个极其重要的概念,它是控制论的基础。一个系统的输出信号直接地或经过中间变换后全部或部分地返回输入系统的过程,称为反馈。根据反馈信号对输入信号的加强和减弱,可分为正反馈和负反馈。正反馈使得由输出端返回来的物理量加强输入量,系统不会稳定,可能产生自激振荡。负反馈使得由输出端返回来的物理量减弱输入量,可以改善系统的动态特性,控制和减少干扰信号
…… 自动控制理论作为工科院校的技术基础课,是自动化专业的必修课,同时对于电气、机械、机电一体化、仪表及测试、动力、计算机、管理等相关专业也是一门很重要的课程。为了适应不同专业和不同层次教学的需要,特编写此书。本书是高等学校“十一五”精品规划教材之一。
全书共九章,其中前六章是线性定常连续系统的分析与综合,第七、八章讲述了非线性系统及采样系统的基本理论,第九章是关于MATLAB控制软件的应用简介和实例。
本书在讲述方法上简明扼要、通俗易懂,加强概念性,在内容安排上注意各专业的通用性和便于不同教学时数的取舍,具有条理清晰,层次分明等.特点。为了帮助读者掌握和运用所学理论,每章均备有足够的例题和习题。另外,作者还编写了与本书相配套的《自动控制原理复习指导与习题解答》,可供读者参考。
本书由佳木斯大学田思庆、吕志武、李帅、顾凌威,黑龙江八一农垦大学梁春英,齐齐哈尔大学王发智,黑龙江农垦勘测设计研究院程佳生编写,徐州师范大学刘海宽教授担任主审。其中,梁春英编写**、三章,李帅编写第二章,田思庆编写第四、七章,吕志武编写第五章,程佳生编写第六章,顾凌威编写第八章,王发智编写第九章。参加本书编写的还有王鸡、张连军、武俊丽、常江。全书由田思庆统稿。
本书在编写过程中参考了很多**教材和著作,编者向收录于参考文献q-的各位作者表示真诚的谢意。由于编者水平有限和N-间仓促,书中定有不当之处,恳请广大读者批评、指正。