《自动控制概论》课件

2023REPORTING《自动控制概论》ppt课件2023•自动控制简介•自动控制系统基础目录•控制理论及原理•现代控制理论CATALOGUE•控制系统设计与实践•自动控制前沿技术2023REPORTINGPART01自动控制简介自动控制的定义总结词自动控制是一门研究如何通过各种物理量来控制各种设备、装置和系统的学科详细描述自动控制是工程学科的一个重要分支，它主要研究如何通过各种物理量（如电压、电流、压力、温度等）来控制各种设备、装置和系统的运行状态，以达到预设的目标或要求自动控制的应用领域总结词详细描述自动控制广泛应用于工业、农业、军事、航空航天、自动控制在工业生产中发挥着重要作用，如自动化流水交通运输、环保等领域线、智能制造等；在农业方面，自动化控制技术可以提高农作物的产量和质量；在军事领域，无人驾驶飞机、智能武器等都离不开自动控制技术的应用；航空航天领域中，自动控制技术更是不可或缺，如卫星姿态控制、火箭发射等；在交通运输领域，自动驾驶汽车、智能交通系统等都离不开自动控制技术；环保领域中，自动控制技术可以用于污水处理、空气质量监测等方面自动控制的发展历程•总结词自动控制的发展历程可以追溯到20世纪初，经历了经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段•详细描述20世纪初，随着工业生产的快速发展，人们开始研究如何通过自动化技术来提高生产效率和产品质量经典控制理论在这一时期应运而生，它主要研究线性时不变系统的分析和设计方法，为工业自动化奠定了基础随着科技的不断进步，人们开始研究更加复杂的系统，如非线性系统、时变系统等，现代控制理论在这一时期发展起来，它主要研究最优控制、自适应控制和鲁棒控制等方法近年来，随着人工智能技术的不断发展，智能控制理论开始崭露头角，它主要研究如何将人工智能技术应用于控制系统，实现更加智能化和自主化的控制2023REPORTINGPART02自动控制系统基础自动控制系统的组成控制器传感器根据设定值和实际输出值之间检测被控变量的实际值，并将的偏差，调整被控变量的值检测到的信号传输给控制器执行器被控对象根据控制器发出的控制信号，需要控制的设备或系统调整被控变量的实际输出值自动控制系统的分类开环控制系统输出信号不受输入信号影响的控制系统闭环控制系统复合控制系统输出信号反馈到输入端，影响输入信号的控同时包含开环和闭环控制系统的控制系统制系统自动控制系统的基本特性稳定性快速性系统在受到扰动后能够恢复到原始状态的能力系统对扰动的响应速度准确性系统输出值与设定值之间的偏差大小2023REPORTINGPART03控制理论及原理开环控制系统与闭环控制系统开环控制系统系统的输出与输入之间没有反馈，控制信号一旦发出，就不再受控制系统的反馈影响闭环控制系统系统的输出量通过反馈环节直接或间接地返回输入端，再次影响系统的输出PID控制器010203比例环节积分环节微分环节根据误差信号的大小调整根据误差信号的积分调整根据误差信号的变化率调输出，以减小误差输出，以消除误差整输出，以提前预测和抑制误差控制系统的稳定性分析稳定性是控制系统的重要性能指标，指系统在受到扰动后能否恢复到原始状态的能力常见的稳定性分析方法有劳斯判据、根轨迹法和频域分析法等2023REPORTINGPART04现代控制理论最优控制最优控制基于现代控制理论，通过优化性能指标，设计出最优的控制策略，使系统达到期望的性能指标线性二次型调节器（LQR）一种常用的最优控制方法，通过优化二次代价函数，使得系统状态达到最优动态规划一种求解最优控制问题的数学方法，通过将问题分解为一系列子问题，逐个求解最优解极值原理一种求解最优控制问题的数学方法，通过求解哈密顿函数，得到最优控制策略自适应控制自适应控制模型参考自适应控制自校正调节器自适应鲁棒控制（MRAC）通过不断调整控制参数，使得通过比较参考模型和实际系统通过在线辨识系统参数，不断结合鲁棒控制和自适应控制的控制系统能够自动适应外部环的输出，不断调整控制参数，调整控制参数，使得控制系统优点，设计出具有较强鲁棒性境的变化，保持系统性能的稳使得实际系统的输出逐渐接近能够自动适应被控对象的变化和自适应性的控制系统定参考模型的输出鲁棒控制在存在不确定性和干扰的情况下，设计出具有较强鲁棒性的控鲁棒控制制系统，使得系统性能具有一定的鲁棒性一种常用的鲁棒控制方法，通过设计调节器使得系统具有一定鲁棒调节器的鲁棒性一种基于预测模型的鲁棒控制方法，通过预测未来的系统状态鲁棒预测控制和干扰，设计出具有较强鲁棒性的控制策略一种基于滑模控制的鲁棒控制方法，通过设计滑模面和控制律，鲁棒滑模控制使得系统具有一定的鲁棒性和快速响应能力2023REPORTINGPART05控制系统设计与实践控制系统设计流程确定系统结构控制系统分析与设计根据控制需求和工艺要求，设根据数学模型，分析系统的性计控制系统的整体架构能，选择合适的控制算法和控制策略确定控制目标建立数学模型控制系统实现明确系统需要达到的性能指标通过数学方法描述系统的动态将设计的控制系统转化为实际和控制精度行为，为后续分析提供基础可用的硬件和软件系统控制算法的实现经典控制算法现代控制算法如PID控制、根轨迹法等，用于实现基本的如状态空间法、最优控制等，用于实现更复控制功能杂的控制需求智能控制算法控制算法的实现工具如模糊控制、神经网络控制等，用于处理不如MATLAB/Simulink等，用于模拟和实现确定性和非线性问题控制算法控制系统调试与优化系统调试通过实验验证控制系统的功能和性能，检查系统是否满足设计要求系统优化控制系统调试与优化工具根据调试结果，对控制系统进行优化，提高如示波器、信号发生器等，用于测试和调试系统的性能和稳定性控制系统2023REPORTINGPART06自动控制前沿技术智能控制总结词智能控制是自动控制领域的前沿技术之一，通过人工智能、机器学习等技术实现自动化决策和控制详细描述智能控制利用人工智能和机器学习技术，通过建立数学模型和算法，实现对系统的智能化控制它可以自动识别系统的状态和环境变化，自主调整控制参数和策略，以达到最优的控制效果智能控制在许多领域都有广泛应用，如智能家居、智能交通、智能制造等嵌入式系统在自动控制中的应用总结词嵌入式系统是一种专用的计算机系统，广泛应用于自动控制领域详细描述嵌入式系统是一种专用的计算机系统，具有高性能、低功耗、可靠性高等特点它通过软硬件的结合，实现对物理设备的自动化控制和管理嵌入式系统在工业控制、智能家居、医疗设备等领域广泛应用，是实现智能化、自动化的重要手段物联网与自动控制的融合总结词详细描述物联网通过互联网和通信技术实现物与物之物联网通过互联网和通信技术，实现物体之间的连接和信息交互，与自动控制技术相结间的信息交互和远程控制与自动控制技术合可以实现更高效的智能化控制相结合，可以实现更高效的智能化控制通过物联网技术，可以实现对各种设备的远程监控和控制，提高设备的运行效率和安全性物联网与自动控制的融合在智能制造、智能农业、智能城市等领域具有广泛的应用前景2023REPORTINGTHANKS感谢观看。