个人介绍
自动控制理论 韩正之
提供学校: 上海交通大学
专业大类: 控制科学与工程
专业: 控制理论与控制工程

《自动控制理论》基于系统的输入/输出响应,论述反馈控制原理及其改善系统动态过程和处理系统不确定性的方法。本课程系统全面地介绍了经典控制理论的基本内容,主要包括:自动控制概论、控制系统的数学模型、线性系统的时域分析法、线性系统的根轨迹法、线性系统的频域分析法、线性系统的综合与校正、采样控制系统。同时,介绍了MATLAB软件在自动控制系统仿真中的基本应用。

教师团队

韩正之 教授,博导

单位:上海交通大学

部门:工程科学技术系、副秘书长

职位:副主任、

自动控制理论发展简述

自动控制理论研究的是如何按受控对象和环境特征,通过能动地采集和运用信息,施加控制作用使系统在不确定的条件下正常运行并具有预定功能。它是研究自动控制共同规律的技术科学,其主要内容涉及受控对象、环境特征、控制目标和控制手段以及它们之间的相互作用。

具有“自动”功能的装置自古有之,瓦特发明的蒸汽机上的离心调速器是比较自觉地运用反馈原理进行设计并取得成功的首例。麦克斯韦对它的稳定性进行分析,于1868年发表的论文当属最早的理论工作。从20世纪20年代到40年代形成了以时域法,频率法和根轨迹法为支柱的“古典”控制理论。  

60年代以来,随着计算机技术的发展和航天等高科技的推动,又产生了基于状态空间模型的所谓“现代”控制理论。

随着自动化技术的发展,人们力求使设计的控制系统达到最优的性能指标,为了使系统在一定的约束条件下,其某项性能指标达到最优而实行的控制称为最优控制。

当对象或环境特性变化时,为了使系统能自行调节,以跟踪这种变化并保持良好的品质,又出现了自适应控制。

各种理论中仍是古典频率法最为适用。真正优良的设计必须允许模型的结构和参数不精确并可能在一定范围内变化,即具有鲁棒性。这是当前的重要前沿课题之一。

另外,使理论实用化的一个重要途径就是数学模拟(仿真)和计算机辅助设计(CAD)。

近年来,在非线性系统理论、离散事件系统、大系统和复杂系统理论等方面均有不同程度的发展。智能控制也得到了很快的发展,它主要包括专家系统、模糊控制和人工神经元网络等内容。

总之,自动控制理论正随着技术和生产的发展而不断发展,而它反过来又成为高新技术发展的重要理论根据。本书所介绍的内容是该理论中最基本的也是最重要的内容,即古典控制理论部分。它在工程实践中用得最多,也是进一步学习自动控制理论的基础。

控制系统

自动控制系统

为了实现各种复杂的控制任务,首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来,组成一个有机的总体,这就是自动控制系统。在自动控制系统中,被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量,它可以要求保持为某一恒定值,例如温度,压力或飞行航迹等;而控制装置则是对被控对象施加控制作用的机构的总体,它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制,但最基本的一种是基于反馈控制原理的反馈控制系统。

反馈控制系统

在反馈控制系统中,控制装置对被控装置施加的控制作用,是取自被控量的反馈信息,用来不断修正被控量和控制量之间的偏差从而实现对被控量进行控制的任务,这就是反馈控制的原理。

下面是一个标准的反馈模型:

开方:

公式:X(n+1)=Xn+(A/Xn^2-Xn)1/3设A=5,开3次方

5介于1^3至2^3之间(1的3次方=1,2的3次方=8)

X_0可以取1.1,1.2,1.3,1.4,1.5,1.6,1.7,1.8,1.9,2.0都可以。例如我们取2.0.按照公式:

第一步:X1={2.0+[5/(2.0^2-2.0]1/3=1.7.}。即5/2×2=1.25,1.25-2=-0.75,0.75×1/3=0.25,输入值大于输出值,负反馈

2-0.25=1.75,取2位数值,即1.7。

第二步:X2={1.7+[5/(1.7^2-1.7]1/3=1.71}.。

即5/1.7×1.7=1.73010,1.73-1.7=0.03,0.03×1/3=0.01,输入值小于输出值正反馈

1.7+0.01=1.71。取3位数,比前面多取一位数。

第三步:X3={1.71+[5/(1.71^2-1.71]1/3=1.709}输入值大于输出值,负反馈

第四步:X4={1.709+[5/(1.709^2-1.709]1/3=1.7099}.输入值小于输出值正反馈

这种方法可以自动调节,第一步与第三步取值偏大,但是计算出来以后输出值会自动转小;第二步,第四步输入值偏小,输出值自动转大。X_4=1.7099.

当然也可以取1.1,1.2,1.3,。。。1.8,1.9中的任何一个。

参考教材


课程评价

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课程章节 | 文件类型   | 修改时间 | 大小 | 备注
1 自动控制理论绪论(一)
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2014-01-15 109.69MB
2 自动控制理论绪论(二)
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11 控制系统的时域分析(一)
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12 控制系统的时域分析(二)
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2014-01-23 121.43MB
13 控制系统的时域分析(三)
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2014-01-15 97.57MB
14 控制系统的时域分析(四)
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15 控制系统的时域分析(五)
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2014-01-15 100.86MB
16 控制系统的时域分析(六)
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2014-01-15 81.52MB
17 控制系统的时域分析(七)
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18 控制系统的时域分析(八)
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51 控制系统设计(十四)
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2014-01-15 111.68MB
46 控制系统设计(九)
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2014-01-15 130.31MB
45 控制系统设计(八)
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39 控制系统设计(二)
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2014-01-15 122.21MB
32 频率响应法(十)
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26 频率响应法(四)
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2014-01-15 89.27MB
65 采样控制系统(六)
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2014-01-16 101.76MB
63 采样控制系统(四)
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58 非线性反馈控制系统(七)
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56 非线性反馈控制系统(五)
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25 频率响应法(三)
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2014-01-15 94.52MB
70 自动控制理论总复习(三)
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66 采样控制系统(七)
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62 采样控制系统(三)
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61 采样控制系统(二)
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57 非线性反馈控制系统(六)
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53 非线性反馈控制系统(二)
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49 控制系统设计(十二)
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42 控制系统设计(五)
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33 频率响应法(十一)
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40 控制系统设计(三)
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38 控制系统设计(一)
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36 频率响应法(十四)
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35 频率响应法(十三)
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34 频率响应法(十二)
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27 频率响应法(五)
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24 频率响应法(二)
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44 控制系统设计(七)
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43 控制系统设计(六)
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41 控制系统设计(四)
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37 频率响应法(十五)
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31 频率响应法(九)
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30 频率响应法(八)
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29 频率响应法(七)
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28 频率响应法(六)
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67 采样控制系统(八)
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69 自动控制理论总复习(二)
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64 采样控制系统(五)
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68 自动控制理论总复习(一)
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60 采样控制系统(一)
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55 非线性反馈控制系统(四)
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47 控制系统设计(十)
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59 非线性反馈控制系统(八)
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54 非线性反馈控制系统(三)
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52 非线性反馈控制系统(一)
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50 控制系统设计(十三)
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48 控制系统设计(十一)
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