《自动控制原理》课程教学资源（PPT课件）第一章 绪论 1_4 自动控制系统要求

第一章绪论 1.4对控制系统的要求和本课程的主要任务 1.4.1对控制系统的基本要求 从前面分析可知无论是恒值系统、随动系 统、程控系统，均是研究如何使被控量跟踪上给 定量，即使系统存在各种干扰，而且会对跟踪过 程提出要求。总体来说，各种控制系统的要求可 归纳为：系统的c()必须克服扰动影响，迅速、准 确的按输入量的变化而变化

1. 4 对控制系统的要求和本课程的主要任务 从前面分析可知无论是恒值系统、随动系 统、程控系统，均是研究如何使被控量跟踪上给 定量，即使系统存在各种干扰，而且会对跟踪过 程提出要求。总体来说，各种控制系统的要求可 归纳为：系统的c(t)必须克服扰动影响，迅速、准 确的按输入量的变化而变化。 1.4.1 对控制系统的基本要求 第一章 绪论

第一章绪论 基本要求（续） r(t) c() 理想 实际 0 0 图1一17 图1-18 实际中，由于机械部分质量、惯量的存在或者电路中L、 C的存在，输出不会是理想状态。要有一个过渡过程，最后 趋于新的稳态值。 通常，从稳、快、准三方面来评价系统的性能

实际中，由于机械部分质量、惯量的存在或者电路中L、 C的存在，输出不会是理想状态。要有一个过渡过程，最后 趋于新的稳态值。 基本要求（续） 第一章 绪论 通常，从稳、快、准三方面来评价系统的性能。 图1－17 图1－18 r(t) c(t) 0 t 0 t 理想 实际

第一章绪论 稳定性和平稳性 1.稳定性是保证控制系统正常工作的先决条件，指 在扰动作用消失后，系统重新恢复平衡状态的能力。 一个稳定的系统，其输出c(①偏离期望值的偏差应随 t的延长逐渐减小或趋于零。 c(i 稳定 c(t 不稳定

一、稳定性和平稳性 1. 稳定性是保证控制系统正常工作的先决条件，指 在扰动作用消失后，系统重新恢复平衡状态的能力。 一个稳定的系统，其输出c(t)偏离期望值的偏差应随 t的延长逐渐减小或趋于零。 第一章 绪论 c(t) ② 0 t ① 稳定 c(t) 0 t 不稳定

第一章绪论 基本要求（续》 2.平稳性是利用系统动态过程的幅值和振荡次数 来衡量，当幅值低和振荡次数少时，平稳性好。 c(t)

基本要求（续） 2. 平稳性是利用系统动态过程的幅值和振荡次数 来衡量，当幅值低和振荡次数少时，平稳性好。 第一章 绪论 c(t) 0 t 1 2

第一章绪论 二、 快速性 1.快速性指动态过程进行的时间长短。 2.时间过长，系统长久出现大偏差，难以复现快 速变化的指令信号。如雷达、导弹等系统则要 求具有较好的快速性。 3。若满足既平稳又快，则系统的动态精度高。 三、准确性 准确性指系统过渡过程结束到新的平衡工作状 态以后或系统受干扰后重新恢复平衡，最终给定 值和输出值的差值，即系统精度，反映后期性能

二、 快速性 1. 快速性指动态过程进行的时间长短。 2. 时间过长，系统长久出现大偏差，难以复现快 速变化的指令信号。如雷达、导弹等系统则要 求具有较好的快速性。 3. 若满足既平稳又快，则系统的动态精度高。 三、 准确性 准确性指系统过渡过程结束到新的平衡工作状 态以后或系统受干扰后重新恢复平衡，最终给定 值和输出值的差值，即系统精度，反映后期性能。 第一章 绪论

第一章绪论 四、说明 1.因受控对象的不同，各种系统对稳、快、准 的要求有所侧重。如：恒值系统，对平稳要 求严格。而随动系统对快、准要求高。 2.同一个系统的稳、快、准是相互制约的，提 高过渡过程的快速性，可能会引起振荡；改 善了平稳性，过渡过程又很迟缓。 3.本课程的主要内容就是如何分析和解决上述 矛盾

四、说明 1. 因受控对象的不同，各种系统对稳、快、准 的要求有所侧重。如：恒值系统，对平稳要 求严格。而随动系统对快、准要求高。 2. 同一个系统的稳、快、准是相互制约的，提 高过渡过程的快速性，可能会引起振荡；改 善了平稳性，过渡过程又很迟缓。 3. 本课程的主要内容就是如何分析和解决上述 矛盾。 第一章 绪论

第一章绪论 1.4.3本课程的主要任务与控制系统的设计流程 1.本课程的主要任务 自动控制理论主要研究以下两大课题： (1)对于一个具体的控制系统，如何从理论上对它的动态 性能和静态性能进行定性的分析和定量的计算。 (2)根据对系统性能的要求，如何合理地设计校正装置， 使系统的性能能够满足技术上的要求。 2. 控制系统的设计流程 8 数学建模 系统分析 CURRENC 3) 系统设计 4 实验仿真 (5) 控制实现 Germany

1.4.3 本课程的主要任务与控制系统的设计流程 1．本课程的主要任务 自动控制理论主要研究以下两大课题： （1）对于一个具体的控制系统，如何从理论上对它的动态 性能和静态性能进行定性的分析和定量的计算。 （2）根据对系统性能的要求，如何合理地设计校正装置， 使系统的性能能够满足技术上的要求。 2．控制系统的设计流程 （1）数学建模 （2）系统分析 （3）系统设计 （4）实验仿真 （5）控制实现 第一章 绪论

第一章绪论 1.4.4典型输入信号 1. 阶跃函数（位置函数）： r0= A t≥0 t<0 r(© 当A=1时，称为单位 A 阶跃函数， ■记作r(t)=1(t) 0 。且01= Canad

1.4.4 典型输入信号 1．阶跃函数（位置函数）： r(t) = 1(t) s L t 1 [1( )] = ◼ 当A=1时，称为单位 阶跃函数， ◼ 记作 ◼ 且      = 0 0 0 ( ) t A t r t t r (t) 0 A 第一章 绪论

第二章绪论 2.斜坡函数（等速度函数） Bt t≥0 r(t)= r(© t<0 当B=1时，称为单位 斜坡函数。 记作：r(t)=t.1(t dt [t-1()]=1() 口.斜坡函数的导数是阶跃函数

当B =1时， 称为单位 斜坡函数。 r(t) = t  1(t) . [ 1( ) ] 1( ) , 1 [ 1( ) ] 2 t t t d t d s L t  t =   = 2．斜坡函数（等速度函数） ◼ ∴斜坡函数的导数是阶跃函数。 记作：      = 0 0 0 ( ) t Bt t r t t r (t) 0 第一章 绪论

第一章绪论 3.抛物线函数（等加速度函数） C t≥0 r(t r()= 2 0 t<0 当C=1时 称为单位抛物线函数， 记作 且41= t2.1(t小=t.1(t） 抛物线函数的导数是斜坡函数

当 C = 1时 1( ) 2 1 ( ) 2 r t = t  t 3．抛物线函数（等加速度函数） 称为单位抛物线函数， 记作 且 ∴抛物线函数的导数是斜坡函数。        = 0 0 0 2 1 ( ) 2 t Ct t r t t r (t) 0 1( ) ] 1( ) 2 1 . [ 1 1( ) ] 2 1 [ 2 3 2 t t t t d t d s L t  t =   =  第一章 绪论