王万良自动控制原理课件

【自动控制原理】是自动化领域的基础课程，旨在探讨如何设计和分析自动控制系统，使其能够根据预设要求稳定、高效地运行。课程由王万良主讲，并被列为国家精品课程。该课程涵盖自动控制的基本概念、历史发展、系统类型、性能要求及主要内容。 **1.0 自动控制发展简史** 自动控制的历史可以追溯到公元前，中国、埃及和巴比伦等文明中出现了早期的自动计时设备。在中国，张衡的水运浑象和候风地动仪展示了自动化技术的应用。随着时间的推移，自动控制技术不断发展，如马钧的指南车、一系列自动报时和调节装置，直至18世纪瓦特的飞球调节器，这是公认的首个自动控制系统。然而，由于缺乏理论支持，控制技术在一段时间内发展缓慢，直到麦克斯韦尔的论文开启了控制系统稳定性的理论分析。 **1.1 自动控制系统** 自动控制系统是在无人直接干预的情况下，通过控制器对设备或过程进行控制的系统。它包括输入、输出、控制器和被控对象等基本元素，通过反馈机制来确保系统性能。 **1.2 自动控制系统的类型** 自动控制系统可以根据不同的标准分类，如按控制方式分为开环控制和闭环控制；按信号形式分为模拟控制和数字控制；按系统特性分为线性系统和非线性系统；按系统动态行为分为连续时间系统和离散时间系统等。 **1.3 对自动控制系统性能的基本要求** 自动控制系统的性能通常通过以下几个方面来衡量： 1. 稳定性：系统能否在各种扰动下保持稳定运行。 2. 快速性：系统响应输入的速度。 3. 准确性：系统输出与期望值的接近程度。 4. 抗干扰能力：系统对内外干扰的抑制能力。 **1.4 课程主要内容及其相互关系** 课程不仅涉及自动控制的历史和发展，还包括系统的建模、分析、设计方法，以及不同控制策略的优缺点。课程将深入讲解经典控制理论（如劳斯判据、赫尔维茨判据、李雅普诺夫稳定性理论、奈奎斯特稳定判据）和现代控制理论（如状态空间法、最优控制、鲁棒控制），并可能涉及智能控制（如模糊逻辑、神经网络、遗传算法）等前沿技术。 通过学习《自动控制原理》，学生可以掌握控制系统的基础知识，理解控制系统的设计原则，为解决实际工程问题打下坚实的基础。同时，随着科技的发展，如空间技术、工业过程控制等领域的需求，自动控制理论也在不断进化，引入了更多先进的控制策略和工具，以应对复杂系统和不确定环境的挑战。