例如： （1）线性定常连续系统：
d m −1 dm d n −1 dn a0 n c(t ) + a1 n −1 c(t ) + ... + an c(t ) = b0 m r (t ) + b1 m −1 r (t ) + ... + bm r (t ) dt dt dt dt
c(t)——系统输出；r(t)——系统输入 其中： 特点：各变量及其导数以一次幂形式出现，且无交叉相乘； ——线性 各系数ai( i=0 → n ), bi( i=0 → m )都是常数。 ——定常 系统中各信号随着时间连续变化 ——连续 本教材ch1—ch6讨论这类系统。 （2）线性时变连续系统：——上式中某些系数随着时间的变化而变化
第一章 自动控制的一般概念
§1.1 自动控制的基本原理与方式
1. 常用术语 电动机——电机，是自动控制系统中的常用部件。 负载ML 电压U 电动机D 转速n,ω 转速n提高； 转速n减小。
定性的讲，当负载ML一定时， 电压U增大 当电压U一定时， 负载ML增大
想一想： 当负载变化时，要想保持转速恒定，应该怎么办？ 下面看一龙门刨自动调速系统。 该系统的控制目的是：当负载变化时，维持转速n不变。
自动控制原理发展概况：
阶段 形成时期 理论基础 分析方法 时域、复域 (1948)、频 域(1932) 研究对象 SISO (Single-input,
Single-output)
数学工具 微分方程、 拉氏变换、 复变函数等 矩阵理论 (线性代数)
Ⅰ
30-50年代
经典 控制论
Ⅱ
60-70年代
现代 控制论
1 胡寿松.自动控制原理.科学出版社 2 胡寿松等.自动控制原理习题集.国防工业出版社 3 张苏英等.自动控制原理学习指导与解题指南.国防工业出版社 4 张苏英等.自动控制原理考研试题分析与解题技巧.北航出版社 5 John J. D’azzo & Constantine H. Houpis, Linear control system analysis
状态空间 时域 时域\复域\ 频域法，模 糊集法
MIMO (Multiple-input Multiple-output) 多因素 多层次 复杂对象
Ⅲ
70年代至今
大系统理论 智能控制
本学期计划学时80，其中讲课74，模拟实验2，上机实验4。 本学期学习ch1——ch8
主要参考书
主 要 参 考 书 主 要 参 考 书
and design（fourth edition）线性控制系统分析与设计（第 4版） ,清华大学 出版社，2000.12(适用于控制专业) 6 Morris Driels, Linear control system engineering线性控制系统工程,清
华大学出版社，2000.12(适用于非控制专业) 7 Matlab应用基础
扰动量 被控 对象 输出量
_
3. 基本控制方式 闭环控制系统（反馈控制系统） 有三种 开环控制系统 复合控制系统
§1.2 控制系统的分类
按控制方式： 开环控制、闭环控制、复合控制 按元件类型： 机械、电气、机电、液压、气动、生物… … 按系统功用： 速度控制系统、压力控制系统、温度控制系统、位置控制系统… 按参据量的变化规律： 恒值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。 按系统性能： 线性系统 ——系统中所有元件的特性都是线性的。 非线性系统 定常（时不变）系统 ——系统的结构和参数不随时间变化。 时变系统 连续系统 ——系统中各部分信号随着时间连续变化。 离散系统 确定性系统 ——本课程只涉及确定性系统。 不确定性系统 为了全面反映系统特点，通常将上述分类组合应用。
控制方案1： P2图1-1
+ Rw Ur Ua Ia i ML
E
ω
if 其中： Ur——控制量（输入量之一）
ω——被控量（输出量）
ML——扰动量（输入量之二）
工作原理： 被控对象—— 电动机
系统方框图：
输入量
扰动量
控制器
被控对象
输出量
开环控制系统
——输出量受控于输入量，而对控制量不能反施影响的一类系统。
பைடு நூலகம்
结构特征： 信息单向传递，没有形成闭合回路 系统特点： ①控制系统结构简单，成本低廉；
②控制精度差，抗干扰能力差；
使用场合： 多用于系统结构参数稳定和扰动信号较弱的场合。
如：自动售货机、自动报警器、自动化流水线、全自动洗衣机等。
控制方案2： P2图1-3
测速发电机
系统方框图：
Ur
ΔU
-
K1
U1
SD i2
序
自动控制 —— 在没有人直接参与的情况下，利用附加的设备或装置，使机器、 设备或生产过程的某个工作状态或参数自动的按照预定的规律运行。 自动控制技术广泛应用于国民经济的各个部门。 例如： 数控车床按照规定程序自动地切削工件； 化学反应炉自动地维持温度或压力的恒定； 导弹发射和制导系统自动地把导弹引向敌方目标； 人造地球卫星准确地进入预定轨道并回收 … … 不仅如此，自动控制技术的应用范围已扩展到生物、医学、经济管理 和其它许多社会领域。已成为现代生活领域中不可缺少的重要组成部分。 自动控制原理 ——研究自动控制共同规律的一门技术科学。 自动控制原理是对自动控制系统进行分析和设计的基础， 也是我们电气学院各个四个专业共同的技术基础课，其 重要性是显而易见的。
Up
可控硅
Ua
D i1
ω
测速机
闭环控制系统（反馈控制系统） 结构特征：信息循环往复传递，按偏差进行控制； 系统特点：①按偏差控制，（因此必须有输出量的测量装置）；
②抗干扰性好，控制精度高； ③系统较复杂，有稳定性问题。
使用场合： 多用于系统结构参数不稳定和扰动信号较强的场合。
2. 反馈控制系统的一般构成 输入量 偏差 串联 _ 校正 放大 元件 执行 元件 反馈校正 反馈量 测量元件
例如： c(t ) + tc(t ) = 3r (t )
本教材没涉及。 （3）非线性系统： 例如： c + cc + c 2 = r 本教材ch10讨论这类系统。 （4）离散系统： 用差分方程表示。 本教材ch7讨论这类系统。
§1.3 对自动控制系统的基本要求
基本要求： 在某种典型输入信号作用下，系统输出参数能稳定、快速、 准确的跟踪输入。 简称：稳、准、快 稳 ——稳定性 绝对稳定性 （简称稳定性） 相对稳定性 （反映平稳性 ——表征系统动态过程的平稳程度）