自動(dòng)駕駛儀

自由陀螺儀是最早出現(xiàn)的陀螺儀表，其構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，但精度也較低，因此主要應(yīng)用于精度要求不高的場(chǎng)合，如飛機(jī)姿態(tài)指示儀表、自動(dòng)駕駛儀的姿態(tài)敏感儀表，以及位置捷聯(lián)式慣性制導(dǎo)系統(tǒng)的姿態(tài)敏感儀表等。

1 緒論

1.1 概述

1.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念

1.2.1 自動(dòng)控制系統(tǒng)工作原理

1.2.2 開(kāi)環(huán)控制與閉環(huán)控制

1.2.3 反饋控制系統(tǒng)的基本組成

1.2.4 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類

1.3 對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求

1.4 控制系統(tǒng)簡(jiǎn)史

1.5 控制工程實(shí)踐

1.5.1 電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)

1.5.2 函數(shù)記錄儀

1.5.3 火炮方位角控制系統(tǒng)

1.5.4 飛機(jī)自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng)

1.6 本課程的特點(diǎn)與學(xué)習(xí)方法

習(xí)題

2 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

2.1 物理系統(tǒng)動(dòng)態(tài)描述

2.1.1 列寫微分方程的一般方法

2.1.2 機(jī)械系統(tǒng)的微分方程

2.1.3 電氣系統(tǒng)的微分方程

2.2 非線性系統(tǒng)及其數(shù)學(xué)模型的線性化

2.2.1 非線性系統(tǒng)

2.2.2 線性化方法——泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)法

2.3 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)

2.3.1 傳遞函數(shù)的定義

2.3.2 傳遞函數(shù)的性質(zhì)

2.3.3 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)

2.4 系統(tǒng)框圖及其簡(jiǎn)化

……

2.4.3 方框圖的等效簡(jiǎn)化

2.4.4 相加點(diǎn)與分支點(diǎn)的移動(dòng)法則

2.5 系統(tǒng)信號(hào)流圖及梅蓀公式

2.5.1 信號(hào)流圖

2.5.2 梅蓀公式

2.6 干擾作用下的反饋控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)

思考題及習(xí)題

3系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)與快速性分析

3.1 系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo)

3.1.1 動(dòng)態(tài)性能

3.1.2 穩(wěn)態(tài)性能

3.2 時(shí)間響應(yīng)和典型輸入信號(hào)

3.2.1 時(shí)間響應(yīng)的概念

3.2.2 典型輸入信號(hào)

3.3 -階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)

3.3.1 數(shù)學(xué)模型

3.3.2 單位脈沖響應(yīng)

3.3.3 單位階躍響應(yīng)

3.3.4 單位斜坡響應(yīng)（速度響應(yīng)）

3.3.5 應(yīng)用舉例

3.3.6 線性定常系統(tǒng)的重要特征

3.4 二階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)

3.4.1 數(shù)學(xué)模型

3.4.2 單位階躍響應(yīng)

3.4.3 單位斜坡響應(yīng)

3.4.4 單位脈沖響應(yīng)

3.4.5 二階系統(tǒng)的性能指標(biāo)

3.4.6 二階系統(tǒng)計(jì)算舉例

3.5 高階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)

3.5.1 數(shù)學(xué)模型

3.5.2 單位階躍響應(yīng)

思考題及習(xí)題

4 穩(wěn)態(tài)誤差與準(zhǔn)確性分析

4.1 誤差與穩(wěn)態(tài)誤差

4.1.1 誤差與偏差

4.1.2 穩(wěn)態(tài)誤差與穩(wěn)態(tài)偏差

4.2 輸入引起的穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算

4.2.1 終值定理法

……

5 控制系統(tǒng)的頻域分析

6 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性

7 系統(tǒng)的性能分析與較正

8 非線性控制系

9 線性離散系統(tǒng)初步

附錄

參考文獻(xiàn)

自動(dòng)控制理論是研究自動(dòng)控制共同規(guī)律的技術(shù)科學(xué)。它的發(fā)展初期，是以反饋理論為基礎(chǔ)的自動(dòng)調(diào)節(jié)原理，主要用于工業(yè)控制，二戰(zhàn)期間為了設(shè)計(jì)和制造飛機(jī)及船用自動(dòng)駕駛儀，火炮定位系統(tǒng)，雷達(dá)跟蹤系統(tǒng)以及其他基于反饋原理的軍用設(shè)備，進(jìn)一步促進(jìn)并完善了自動(dòng)控制理論的發(fā)展。到戰(zhàn)后，以形成完整的自動(dòng)控制理論體系，這就是以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)的經(jīng)典控制理論，它主要研究單輸入-單輸出，線形定常數(shù)系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)問(wèn)題。

20世紀(jì)60年代初期，隨著現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)新成果的推出和電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，為適應(yīng)宇航技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)控制理論跨入了一個(gè)新階段——現(xiàn)代控制理論。他主要研究具有高性能，高精度的多變量變參數(shù)的最優(yōu)控制問(wèn)題，主要采用的方法是以狀態(tài)為基礎(chǔ)的狀態(tài)空間法。目前，自動(dòng)控制理論還在繼續(xù)發(fā)展，正向以控制論，信息論，仿生學(xué)為基礎(chǔ)的智能控制理論深入。

為了實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制任務(wù)，首先要將被控制對(duì)象和控制裝置按照一定的方式連接起來(lái)，組成一個(gè)有機(jī)的總體，這就是自動(dòng)控制系統(tǒng)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，被控對(duì)象的輸出量即被控量是要求嚴(yán)格加以控制的物理量，它可以要求保持為某一恒定值，例如溫度，壓力或飛行航跡等；而控制裝置則是對(duì)被控對(duì)象施加控制作用的機(jī)構(gòu)的總體，它可以采用不同的原理和方式對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，但最基本的一種是基于反饋控制原理的反饋控制系統(tǒng)。

在反饋控制系統(tǒng)中，控制裝置對(duì)被控裝置施加的控制作用，是取自被控量的反饋信息，用來(lái)不斷修正被控量和控制量之間的偏差從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被控量進(jìn)行控制的任務(wù)，這就是反饋控制的原理。

同時(shí)自動(dòng)控制原理也是現(xiàn)在高校自動(dòng)化專業(yè)的一門主干課程，是學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課的重要基礎(chǔ)，也是自動(dòng)化專業(yè)碩士研究生入學(xué)必考的專業(yè)課。

該課不僅是自動(dòng)控制專業(yè)的基礎(chǔ)理論課，也是其他專業(yè)的基礎(chǔ)理論課，目前信息科學(xué)與工程學(xué)院開(kāi)設(shè)本課程的專業(yè)有計(jì)算機(jī)、電子信息、檢測(cè)技術(shù)。

該課程不僅跟蹤國(guó)際一流大學(xué)有關(guān)課程內(nèi)容與體系，而且根據(jù)科研與學(xué)術(shù)的發(fā)展不斷更新課程內(nèi)容，從而提高自動(dòng)化及相關(guān)專業(yè)的整體學(xué)術(shù)水平。