自动控制
自动控制原理知识点总结
自动控制原理知识点总结1. 控制系统基本概念：自动控制系统是通过对被控对象进行测量、比较和纠正等操作，使其输出保持在期望值附近的技术体系。
控制系统由传感器、控制器和执行器组成。
2. 反馈控制原理：反馈是指对被控对象输出进行测量，并将测量结果与期望值进行比较，通过纠正控制信号来消除误差。
反馈控制系统具有稳定性好、抗干扰能力强的特点。
3. 控制回路的结构：控制回路通常包括输入端、输出端、传感器、控制器和执行器等组成。
传感器用于将被测量的物理量转换为电信号；控制器根据测量结果和期望值进行计算，并输出控制信号；执行器根据控制信号，对被控对象进行操作。
4. 控制器的分类：控制器按照控制操作的方式可以分为比例控制器、积分控制器和微分控制器。
比例控制器根据误差的大小与一定的系数成比例地输出控制信号；积分控制器根据误差的累积值输出控制信号；微分控制器根据误差变化率的大小输出控制信号。
5. 稳定性分析：稳定性是指控制系统在无限时间内，输出能够在期望值附近波动。
常用的稳定性分析方法有判据法、频域法和根轨迹法等。
6. 控制系统的频域分析：频域分析是一种通过研究系统对不同频率的输入信号的响应特性，来分析控制系统的方法。
常用的频域分析方法有频率响应曲线、伯德图和封闭环传递函数等。
7. 根轨迹法：根轨迹法是一种用于分析和设计控制系统稳定性和性能的图形方法。
根轨迹是指系统极点随参数变化而形成的轨迹，通过分析根轨迹的形状，可以得到系统的稳定性和性能信息。
8. 灵敏度分析：灵敏度是指输出响应对于某个参数的变化的敏感程度。
灵敏度分析可以用于确定系统设计中的参数范围，以保证系统的稳定性和性能。
9. 鲁棒性分析：鲁棒性是指控制系统对于模型参数变化和外部干扰的抵抗能力。
鲁棒性分析可以用于设计具有稳定性好和抗干扰能力强的控制系统。
10. 自适应控制：自适应控制是指控制系统能够根据被控对象的变化自动调整控制策略和参数。
自适应控制通常使用系统辨识技术来识别被控对象的模型，并根据模型参数进行自动调整。
什么叫自动控制
什么叫自动控制？答：自动控制是指不用操作人员或者值班人员的介入便能实现装置和机械设备的部分或全部控制的设备装置。
什么叫手动控制？答：手动控制是指由操作人员的人为动作控制设备的运行，它与自动控制动作相反。
什么叫集中控制？答：集中控制是指集中在某一中心位置控制若干个设备的控制。
什么叫就地控制？答：就地控制是指操作人员在接近动力源的地方控制设备。
3．1控制逻辑所有设备分为主洗设备，和非主洗设备，两种设备分别以各自独立的方式进行控制。
控制方式分为：集控方式、非集控方式。
●集控模式，可以进行所有设备的集中控制，按启车和停车顺序自动依次启停设备（启停车顺序见附录一）。
●非集控模式，所有设备单独启停。
分为远程、就地模式，和闭锁、解锁模式。
远程模式由计算机控制设备的启停，就地模式由现地箱控制设备的启停。
闭锁模式按闭锁模式闭锁，解锁模式可以单独控制，没有闭锁关系。
如下综合自动化系统的发展与应用是近年来国内现代化大型选煤厂的一个突出特点，以工控机和可编程控制器为硬件核心、计算机信息管理、优化和控制为软件核心的综合系统成为选煤厂综合自动化的典型模式。
综合自动化系统涵盖了设备和生产工艺过程的监视、保护和报警、生产工艺参数的检测和调节、生产设备集中控制以及选煤厂计算机信息管理与优化等内容。
贺西矿选煤厂综合自动化系统主要由以下几部分组成：1、集中控制系统及主要生产环节自动控制子系统即单机过程控制系统。
单机过程控制系统包括：(1)重介工艺参数自动测控子系统（含煤泥重介）；(2)水池液位控制子系统；选煤厂工艺系统设备的集中控制系统采用集散式网络结构，包括5个智能I/O分站。
智能I/O分站为：(1)原煤准备系统I/O分站；(2)重介系统I/O分站；(3)浮选系统I/O分站；(4)浓缩压滤车间I/O分站；(5)产品运输I/O分站。
2、基于PLC控制网络的上位计算机监控系统，可实时监视各控制系统画面，向上发送有关数据并接收有关指令，向下发送控制指令。
(完整版)自动控制原理知识点总结
@~@自动控制原理知识点总结第一章1.什么是自动控制？（填空）自动控制：是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，是被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程。
2.自动控制系统的两种常用控制方式是什么？（填空）开环控制和闭环控制3.开环控制和闭环控制的概念？开环控制：控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系特点：开环控制实施起来简单，但抗扰动能力较差，控制精度也不高。
闭环控制：控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系，既有被控量对被控过程的影响。
主要特点：抗扰动能力强，控制精度高，但存在能否正常工作，即稳定与否的问题。
掌握典型闭环控制系统的结构。
开环控制和闭环控制各自的优缺点？（分析题：对一个实际的控制系统，能够参照下图画出其闭环控制方框图。
）4.控制系统的性能指标主要表现在哪三个方面？各自的定义？（填空或判断）（1）、稳定性：系统受到外作用后，其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力（2）、快速性：通过动态过程时间长短来表征的e来表征的（3）、准确性：有输入给定值与输入响应的终值之间的差值ss第二章1.控制系统的数学模型有什么？（填空）微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性2.了解微分方程的建立？（1）、确定系统的输入变量和输入变量（2）、建立初始微分方程组。
即根据各环节所遵循的基本物理规律，分别列写出相应的微分方程，并建立微分方程组（3）、消除中间变量，将式子标准化。
将与输入量有关的项写在方程式等号的右边，与输出量有关的项写在等号的左边3.传递函数定义和性质？认真理解。
（填空或选择）传递函数：在零初始条件下，线性定常系统输出量的拉普拉斯变换域系统输入量的拉普拉斯变换之比5.动态结构图的等效变换与化简。
三种基本形式，尤其是式2-61。
主要掌握结构图的化简用法，参考P38习题2-9（a）、（e）、（f）。
（化简）等效变换，是指被变换部分的输入量和输出量之间的数学关系，在变换前后保持不变。
自动控制技术
第一章自动控制技术的概述§1.1 自动控制的基本概念所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下，利用自动控制装置（简称控制器）使整个生产或工作机械（称为被控对象）自动地按预先规定的规律运行，或使它的某些物理量（称为被控量）按预定的要求变化。
在工业生产过程或生产设备运行中，为了维持正常的工作条件，往往需要对某些物理量（如温度、压力、流量、液位、电压等）进行控制，使其尽量维持在某个数值附近或使其按一定规律变化。
要满足这种需要，就得对生产机械或设备进行及时的操作和控制，以抵消外界的扰动和影响。
这种操作和控制，既可用人工操作来完成，又可用自动装置的操作来实现，前者称为人工控制或手动控制，后者称为自动控制。
下面以水位控制为例来介绍人工控制和自动控制。
§1.1.1 人工控制人通过控制阀门的开度达到控制水位的目的。
这种人工调节过程可归纳为：（1）通过测量元件（刻度标尺），观测出水箱中的实际水位（被控量）；（2）将实际水位与要求的水位值（给定值）相比较，得出两者偏差；（3）根据偏差的大小和方向调节进水阀门的开度。
当实际水位高于要求值时，关小进水阀门开度，否则加大阀门开度以改变进水量，从而改变水箱水位，使之与要求值保持一致。
由此可见，人工控制的过程就是测量、求偏差、实施控制以纠正偏差的过程。
也就是检测偏差并用以纠正偏差的过程。
§1.1.2 自动控制对于这样简单的控制形式，如果能找到一个控制器代替人的大脑，那么这样一个人工控制系统就可变成一个自动控制系统了。
如图1.2所示就是一个自动控制系统。
浮子—测量作用；连杆—比较作用；放大器、伺服电机和减速器—调节作用；阀门—执行元件的作用阀门的开度由电位器电压控制，浮子为实际水位的测量装置，当实际水位低于要求水位时，电位器输出电压值为正，且其大小反映了实际水位与水位要求值的差值，放大器输出信号将有正的变化，电动机带动减速器使阀门开度增加，直到实际水位重新与水位要求值相等时为止。
自动控制系统概述
控制装置(简称控制器）使被控对象（或生产过程等）的某
一物理量（如温度、压力等）准确地按照预期的规律运行。
二、自动控制系统的常用术语
在自动控制系统中，被控制的设备或过程称为被控对象 或对象；被控制的物理量称为被控量或输出量；决定被控量 的物理量称为控制量或给定量；妨碍控制量对被控量进行正 常控制的所有因素称为扰动量。给定量和扰动量都是自动控 制系统的输入量。扰动量按其来源分内部扰动和外部扰动。
第一章 自动控制系统概述
三、闭环控制系统
系统的控制装置和被控对象不仅有顺 向作用，而且输出端和输入端之间存在反 馈关系，所以称为闭环控制系统，闭环控 制系统就是反馈控制系统。
第一章 自动控制系统概述
直流电动机调速系统
第一章 自动控制系统概述
恒温箱
闭 环 控制
第一章 自动控制系统概述
系统框图
第一章 自动控制系统概述
返回
第一章 自动控制系统概述
第五节 自动控制系统的性能指标
一、稳定性
系统的稳定性：系统在受到外部作用后，能否恢复平衡状态
稳定
的能力。
不稳定
第一章 自动控制系统概述
稳定的重要性：不稳定的系统是无法进行工作的；因此，对
任何自动控制系统，首要的条件便是系统能 稳定正常运行。
二、快速性
系统响应的快速性：是指在系统稳定性的前提下，通过系统 的自动调节，最终消除因外作用改变而引起的输出量与给定 量之间偏差的快慢程度。一般用调节时间来衡量 。如图1-16 所示，系统输出即系统响应经过几次振荡后，达到新的稳定 状态。对于系统动态过程性能的优劣除了快速性之外，还有 反映系统动态过程平稳性指标，故将快速性和平稳性作为表 征系统动态性能的指标，统称为动态性能指标。
自动控制理论
1、什么是自动控制？自动控制就是应用控制装置自动的、有目的地控制或调解机器设备或生产过程，使之按照人们规定的或者是希望的性能指标运行。
2、参数值（给定值输入）：电动机转速就有一定值，故电位器的变化3、自动控制系统：电动机转速变化的测速发电机电压的发至输入端与电位器电压进行比较，两者的差值（又称偏差信号）控制功率放大器（控制器），控制器的输出控制电动机的转速。
4、扰动：当电源变化、负载变化等将引起转速变化，也称受控对象。
5、人工控制系统：当发现电动机转速高于给定值时，马上调节电位器的动点，使电动机的电枢电压减少，降低转速，使之恢复到给定值。
6、开环控制系统：一个系统，如果在其控制器的输入信号中不包括含受控对象输出端的被控量的反馈信号。
7、开环控制系统：一个系统，如果在其控制器的输入信号中包括含受控对象输出端的被控量的反馈信号。
8、多回路反馈控制系统：一个复杂的控制系统（实际生产过程往往是很复杂的，因而构成的控制系统也往往是很复杂的）也可能有多个反馈信号（除被控量的反馈信号外，还有其他的反馈信号），组成多个闭合回路。
9、恒值控制系统：的任务是保持被控量恒定不变，也即是被控量在控制过程结束在一个新的稳定状态时，被控量等于给定值。
（发电机电压控制，电动机转速控制，电力网的频率（周波））10、随动控制系统（随动系统）：他是被控量的给定值随时间任意变化的控制系统，随动控制系统的任务是在各种情况下使被控量跟踪给定值的变化。
（运动目标的自动跟踪、跟踪卫星的雷达天线控制系统，工业控制中的位置控制系统，工业自动化仪表中的现实记录等）11、控制系统的性能要求：稳定性、快速性、准确性12、建立系统微分方程步骤：1. 确定系统输入量(给定量和扰动量) 与输出量(被控制量, 也称系统响应2. 列写系统各部分3. 消去中间变量,求出系统的微分方程 4. 将微分方程整理成标准形式。
13、顺馈控制：按扰动控制的开环控制系统，是利用可测量的扰动量，产生一种补偿作用，以减小或抵消扰动对输出的影响。
自动控制系统
V5、V10为稳压管 R5、C5、R23构成电压微分负反馈
晶闸管直流调速装置电路原理图
2.2uF/16V
R22
+
C8
R21 V11
C7
100uF/16V 200uF/16V
5
2.2uF/16V
GND R17
R14
1K
500
R18
RP3
V19
2M
2
V10 3
20K R23
7
4
10K
V38
RP4
3DG4E
∞ ∞
4 7μ 0 .1μ +
∞
U01
0V
U02
U/f比例控制方式
+VCC
GI
GAR
给定积分器 绝对值变换器
RP1
Ug 1
u
Ug
t
u
U abs
t
-VC C
- U fi
电压控制 环节
- U fv
~50HZ TA
UR
Ld
Cd
VSI 正、反向
频率控制 环节
转速开环的U/f比例控制异步电动机调速系统
M 3~
+15V 16
0.3V m
UT
R4
8 P8
n V1
5K1
7
GND
V2 V3
C03.01uF
R8 30K
C2 0.47uF
11
12
R10 0.4~1V
约1.7V
V5 V4
V6
0.3V
V7
0.7V
V10
V9 V8
GND V14
V11
1
V15
自动控制名词解释
自动控制名词解释
自动控制是指通过电子、计算机等技术手段对设备、工业生产过程、交通运输等进行自主、智能化的控制。
它能够实现对设备和系统在不同状态下的自我诊断、调节、优化，从而更好地满足人们不同的需求。
自动控制技术广泛应用于工业、农业、交通运输、医疗、环境保护等领域。
其主要目的是提高生产效率、质量、安全性和节约能源等方面的效益，以适应现代社会不断发展的需求和挑战。
常见的自动控制系统包括自动化生产线、工业机器人、汽车驾驶辅助系统、智能家居等。
自动控制知识
自动控制知识一、自动控制原理的基本概念1、什么是自动控制。
自动控制就是在没有人直接参与的情况下，利用控制装置控制被控对象，对生产过程、工艺参数、目标要求等进行自动的调节与控制，使之按照预定的方案达到要求的指标。
2、自动控制系统的分类按控制方式分：开环控制、闭环控制(反馈控制)和复合控制。
3、什么是开环控制系统？有何特点？定义：在控制系统中，系统的输出量不被引回到输入端来对系统的控制部分产生影响。
（即开环系统无反馈）特性：在保证系统动态特性的前提条件下，放大倍数越大越好；不能自动补偿控制过程中受到的各种扰动因素的影响（即结构简单，调试方便，但精度低、无抗扰能力。
）4、什么是闭环控制系统？有何特点？定义：在控制系统中，系统的输出量通过反馈环节返回到输入端来对系统的控制部分产生影响。
（即闭环系统有反馈）特性：能自动补偿控制过程中受到的各种扰动因素的影响，但系统稳定性变差。
（即偏差控制，可以抑制内、外扰动对被控制量产生的影响。
精度高、结构复杂，设计、分析麻烦。
）5、对自动控制系统的基本要求对自动控制系统的基本要求：可以归结为稳定性（长期稳定性）、准确性（精度）和快速性（相对稳定性）。
（一）、稳定性：1）对恒值系统，要求当系统受到扰动后，经过一定时间的调整能够回到原来的期望值。
2）对随动系统，被控制量始终跟踪参据量的变化。
稳定性是对系统的基本要求，不稳定的系统不能实现预定任务。
稳定性，通常由系统的结构决定与外界因素无关。
（二）、快速性：对过渡过程的形式和快慢提出要求，一般称为动态性能。
稳定高射炮射角随动系统，虽然炮身最终能跟踪目标，但如果目标变动迅速，而炮身行动迟缓，仍然抓不住目标。
（三）、准确性：用稳态误差来表示。
在参考输入信号作用下，当系统达到稳态后，其稳态输出与参考输入所要求的期望输出之差叫做给定稳态误差。
显然，这种误差越小，表示系统的输出跟随参考输入的精度越高。
二、直流调速系统1、调速范围与静差率调速范围：是指在额定负载（及一定的静差率要求）下，电动机所能达到的最高转速与最低转速之比。
自动控制基础知识.详解
Qi(t)
Qi(t)
0
t
0τ
t
图1.12 纯滞后环节反应曲线
§1.3 自动控制系统的过渡过程及品质指标
一、典型输入信号
不同的函数表示不同的输入信号:
r(t)
r(t)
a
at
0
t
(a)阶跃函数
r(t)
at2
0
t
(b)速度函数
r(t)
1/Δ
0
t
(c)加速度函数
0Δ
t
(d)脉冲函数
二、自动控制系统的静态与动态
专业术语
被控量和控制量 对象 系统 扰动
三、 自动控制系统的分类 1 闭环控制
给定量
比较、计算
执行
干扰
受控对象
被控量
测量
图1.4 闭环控制框图
2 开环控制
（1）按给定值控制
给定量
计算
执行
干扰
受控对象
被控量
图1.5 开环控制框图
（2）按干扰补偿
测量
计算
执行
干扰
受控对象
被控量
图1.6 按干扰补偿框图
（2）过渡过程的5个品质指标
y
图1.13 定值系统的过渡过程
最大偏差A 过渡时间ts 余差C 衰减比ψ 振荡周期Tp
§1.4 自动控制的基本方式
f 被控对象
u
控制器
c
c
e
r0
图1.14 控制系统方框图
控制系统的控制方式：控制器接受了偏差信号以后，它的 输出信号的变化方式。
实质：控制器的输入信号e(t)与其输出信号u(t)之间的关系， 即 u(t)=f [e(t)]
水工艺仪表与控制
第一章 自动控制理论概述
第一章 自动控制基本概念
§1-1 §1-2 §1-3 §1-4 引言 自动控制的基本概念 自动控制系统的组成和分类 自动控制系统的基本要求
控制工程基础
第一章 自动控制基本概念
本章重点
1. 自动控制的含义； 自动控制的含义； 反馈和反馈控制的概念、反馈控制的特点； 2. 反馈和反馈控制的概念、反馈控制的特点； 3. 控制系统的组成和分类和特点。 控制系统的组成和分类和特点。
控制工程基础
第一章 自动控制基本概念
• 自动控制技术在工农业生产、国防、航空航天等 各个领域中起着重要的作用！ • 广泛应用于各种工程学科领域，并扩展到生物、医 学、环境、经济管理和其它许多社会生活领域。 • 独立的学科并与其它学科相互渗透、相互促进。
• 《自动控制理论》是自动控制技术的基础理论，是 一门理论性较强的工程科学。 现代的工程技术人员和科学工作者， 现代的工程技术人员和科学工作者，必须具备 一定的自动控制理论基础知识！ 一定的自动控制理论基础知识！
输入r(t) 输出c(t) 实际 1 2 1 0 t 0 t 控制工程基础 理想的 调节过程
本章难点
1. 深刻理解反馈的概念和思想； 深刻理解反馈的概念和思想； 2. 确定控制系统的被控对象、被控量、给定量 确定控制系统的被控对象、被控量、 等等，绘制方块图， 等等，绘制方块图，分析实际控制系统的基 本原理。 本原理。
控制工程基础
第一章 自动控制基本概念
§1－1 引言 －
以系统论、信息论和控制论为代表的科学方法论； 系统论、信息论和控制论为代表的科学方法论； 为代表的科学方法论 是一门新兴的学科， 是一门新兴的学科，为人类认识世界和改造世界提 供了强有力的武器。 供了强有力的武器。 关于控制论的几种说法 说法一： 控制论”是关于机器的理论。 说法一：“控制论”是关于机器的理论。 说法二： 控制论”是电子计算机和电子学的理论。 说法二：“控制论”是电子计算机和电子学的理论。 说法三： 控制论”是类似于数学的一门学科。 说法三：“控制论”是类似于数学的一门学科。 说法四： 控制论” 说法四：“控制论”是关于动物和机器中控制和通 信的科学。（维纳定义） 。（维纳定义 信的科学。（维纳定义）
自动控制概念
洗衣机不必对输出信号即衣服的清洁程度进行测量。
2、闭环：是指所能对输出量与参考输入量进行比较， 并且将它们的偏差作控制手段，以保持两者之间稳 定关系的系统。
扰动 给定值 控制装置 受控对象 被控量
测量装置
闭环要求：快、稳、准
3、PID控制的原理和特点
在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例（P） ，积分（I）、微分（D）,简称PID控制，其特点是：结构简单 ，稳定性好，工作可靠，调整方便。
调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象。比例+微分（PD）
控制器改善系统在调节过程中的动态特性。
入稳态后无稳态误差。
• 微分（D）控制
在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即 误差的变化率）成正比关系。自动控制系统在克服误差的调 节过程中可能会出振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大 惯性组件（环节）或有滞后（delay）组件，具有抑制误差的
作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制
误差的作用变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的 作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例项” 往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前 需要增加的是“微分项”,它能预测误差变化的趋势。
这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的 控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超
自动控制：是指在没有人直接参与
的情况下，利用外加的设备或装置，使 受控对象的受控量按照预定的规律运行。 1、开环：控制装置与受控对象之间只 有顺向作用，而没有逆向联系。
给定值
扰 动 控制装置 受控对象 被控量
既不需要对输出量进行测量，也不需要将输出量反馈 到系统的输入端与输入量进行比较。典型事例，在洗衣机 中，浸湿、洗涤和漂清过程都是按照一种时间顺序进行。
自动控制基本概念
自动控制基本概念自动控制是一种通过自动化技术对系统或过程进行控制的方法。
它涉及对一个或多个变量（如温度、压力、流量等）进行监测和控制，以实现特定的系统响应或性能。
以下是对自动控制基本概念的详细解释。
一、开环控制和闭环控制在自动控制系统中，根据是否存在反馈，可以将控制分为开环控制和闭环控制。
1.开环控制（Open-loop Control）：开环控制是指控制器直接根据输入值对被控对象进行控制，而不考虑系统输出对控制过程的影响。
开环控制系统结构简单，但无法对系统误差进行纠正，因此常用于对精度要求不高的场合。
2.闭环控制（Closed-loop Control）：闭环控制是指控制器通过反馈回路获取系统输出信息，并根据系统偏差进行控制。
闭环控制系统能够实时监测系统误差，并对其进行纠正，因此具有更高的控制精度和稳定性。
二、稳态和动态根据系统的状态，可以将控制分为稳态控制和动态控制。
1.稳态控制（Steady-state Control）：稳态控制是指系统在平衡状态下进行的控制。
在稳态控制中，系统的输入和输出量保持恒定，没有时间变化。
例如，保温炉的温度控制就属于稳态控制。
2.动态控制（Dynamic Control）：动态控制是指系统在随时间变化状态下进行的控制。
在动态控制中，系统的输入和输出量随时间变化，需要控制器根据系统响应进行调整。
例如，无人机的飞行控制就属于动态控制。
三、反馈和前馈在自动控制系统中，根据对系统响应的监测方式，可以将控制分为反馈控制和前馈控制。
1.反馈控制（Feedback Control）：反馈控制是指控制器通过比较实际输出与期望输出之间的偏差来进行控制。
在反馈控制中，控制器仅考虑系统的当前状态，而不考虑未来的干扰因素。
2.前馈控制（Feedforward Control）：前馈控制是指控制器通过预测未来的干扰因素来进行控制。
在前馈控制中，控制器不仅考虑系统的当前状态，还考虑未来的干扰因素，并提前进行补偿。
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《自动控制》教学大纲一、课程性质与任务1．课程性质：本课程是车辆工程专业的专业选修课。
2．课程任务：使学生正确理解和掌握本课程所涉及的基本概念、基本理论和基本分析方法，能独立地应用这些基本理论、基本方法来分析实际工程中提炼出来的各种控制理论问题，同时强化动态的、系统的思想方法，并使学生具有一定的工程计算和设计能力。
二、课程教学基本要求《自动控制》是一门理论性很强的专业课程，需要较高的数学基础。
教学中采用计算机辅助技术进行必要的仿真，以彰显本课程的实践意义，激发学生学习该课程的兴趣。
通过本门课程教学，使学生掌握机械控制的基本理论和基本分析方法，并使学生能够结合生产实际情况，运用该理论分析和解决工程中的实际问题。
成绩考核形式：末考成绩（闭卷考试）（70%）＋平时成绩（平时测验、作业、课堂提问、实验、课堂讨论等）（30％)。
成绩评定采用百分制，60分为及格。
三、课程教学内容第一章绪论1.教学基本要求了解这门课程是一门理论性很强的专业课程，是分析和设计自动控制系统的基本理论，并激发起学生学习本课程兴趣。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章学习，要求学生了解自动控制的基本概念，自动控制系统的基本构成，以及自动控制系统的分类，理解控制原理分析系统性能中对控制系统性能的基本要求：稳定性、快速性和准确性。
3.教学重点和难点教学重点是了解这门课程的特点、研究对象、主要内容、学习方法，以及对一些自动控制系统实例的认识。
即：关于自动控制的基本概念，自动控制系统的基本构成，以及对控制系统性能的要求。
教学难点是对控制系统实例的了解。
4.教学内容第一节控制技术发展综述1.自动控制技术的萌芽2.自动控制技术在18世纪工业中的应用3.经典控制理论的形成和发展4.现代控制理论的形成和发展第二节自动控制的基本原理及系统构成1.自动控制的基本概念及实例2.开环控制系统3.闭环控制系统第三节控制系统的分类1.按有无反馈环节分类2.按控制系统内信号的类型不同分类3.按控制变量的多少分类4.按相同控制量的变化规律分类5.按系统本身的动态特性分类6.按系统采用的控制方法分类第四节对控制系统的基本要求1.稳定性2.准确性3.快速性第二章控制系统的数学模型1.教学基本要求了解和掌握自动控制系统数学模型建立的基本方法以及数学模型之间的相互转换。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章学习，要求学生了解自动控制系统微分方程建立的步骤和方法，掌握利用拉氏变换求解线性微分方程的基本方法，了解绘制系统动态结构图的过程，掌握简化系统动态结构求系统传递函数的方法，并能根据系统的方块图求出系统不同的传递函数。
3.教学重点和难点教学重点是数学模型——微分方程、传递函数、方框图建立的方法和过程，以及它们之间的相互关系，动态结构图的简化以及系统几种传递函数求取的方法。
教学难点是动态结构图简化求传递函数。
4.教学内容第一节拉普拉斯变换1.拉普拉斯变换及逆变换2.常用函数的拉普拉斯变换3.拉普拉斯变换主要定理4.拉普拉斯变换的应用第二节传递函数1.传递函数的定义2.典型环节的传递函数第三节传递函数的方块图表示及运算1.方框图的定义及组成2.闭环控制系统的方框图3.系统方框图的绘制4.方框图的等效变换及运算法则第四节信号流图及梅逊公式1.信号流图的概念及术语2.信号流图的性质及化简3.梅逊公式第三章控制系统的时域分析1.教学基本要求了解和掌握时域法分析控制系统性能的基本方法，即对控制系统稳定性、快速性和准确性的分析过程。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章学习，要求学生了解和掌握典型一阶系统和典型二阶系统单位阶跃响应和瞬态响应指标求取的步骤和方法，掌握利用劳斯稳定判据判断控制系统稳定性的基本方法，掌握给定信号作用下控制系统稳态误差求取的方法，了解扰动信号作用下控制系统稳态误差求取的方法。
3.教学重点和难点教学重点是采用时域法分析控制系统性能的的基本思路，典型一阶系统和典型二阶系统单位阶跃响应和性能指标的求取，用劳斯判据判断系统稳定性的方法和过程，控制系统稳态误差的求取。
教学难点是根据性能指标的要求确定系统的参数。
4.教学内容第一节典型信号1.阶跃信号2.斜坡信号3.抛物线信号4.脉冲信号5.正弦信号第二节一阶系统的时间响应1.一阶系统的数学模型2.一阶系统的单位阶跃响应3.一阶系统的单位脉冲响应4.线性定常系统的重要特性第三节二阶系统的时间响应1.二阶系统的数学模型2.二阶系统的单位阶跃响应3.二阶系统的瞬态响应指标第四节控制系统的误差分析1.控制系统的分类2.误差与偏差3.偏差传递函数4.稳态偏差的计算5.干扰作用下的稳态偏差6.动态误差第五节控制系统的稳定性分析1.稳定性的基本概念2.相同稳定的条件3.劳斯稳定判据第四章根轨迹法1.教学基本要求理解和掌握根轨迹的绘制方法，能够根据根轨迹图分析系统的动态性能。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章学习，使学生了解根轨迹的基本概念，掌握绘制根轨迹的基本规则，能够根据根轨迹图分析系统的动态性能。
3.教学重点和难点教学重点和难点是根轨迹法则绘制根轨迹草图，运用根轨迹分析系统的暂态响应。
4.教学内容第一节根轨迹的基本概念1.闭环特征方程式2.闭环特征方程式中s的取值意义3.闭环特征方程式中K的取值意义第二节根轨迹的幅值条件和相角条件1.根轨迹方程2.幅值方程3.相角方程第三节绘制根轨迹的基本规则1.根轨迹的连续性2.根轨迹的对称性3.根轨迹的起点、终点及条数4.实轴上的根轨迹5.根轨迹的渐近线第四节参数根轨迹1.定义2.绘制方法第五节控制系统的根轨迹分析1.绘制根轨迹2.确定根轨迹增益及闭环极点位置第五章系统的频率特性分析1.教学基本要求了解和掌握频率特性分析法分析控制系统性能的基本方法，掌握用频率特性法对控制系统稳定性、快速性和准确性的分析过程。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章学习，要求学生了解和掌握典型环节和系统频率特性曲线的绘制，掌握奈奎斯特稳定判据判断闭环系统稳定性的方法，熟悉系统的频率特性曲线与系统性能之间的关系，掌握根据控制系统频率特性分析系统性能的方法，并能求取系统的频域指标。
3.教学重点和难点教学重点是采用频率法分析控制系统性能的基本思路，绘制开环系统的幅相频率特性曲线和对数频率特性曲线，利用奈奎斯特稳定判据判断闭环系统稳定性系统对数频率特性图的绘制。
教学难点是系统对数频率特性图的绘制。
4.教学内容第一节频率特性1.频率特性的概念2.频率特性的图示方法第二节典型环节的频率特性1.比例环节2.积分环节3.微分环节4.惯性环节5.一阶微分环节6.振荡环节7.二阶微分环节8.延迟环节第三节系统的开环频率特性1.开环幅相曲线的绘制2.开环对数频率特性曲线的绘制3.最小相位系统与非最小相位系统第四节频域稳定判据与稳定裕度1.奈氏判据的数学原理2.奈奎斯特稳定判据3.稳定裕度第五节闭环频率特性的性能指标1.闭环频率特性图2.闭环频率特性的特征量3.闭环频域指标与时域指标的关系第六章系统的性能指标与校正设计1.教学基本要求掌握控制系统校正装置设计的基本方法，了解各种串联校正装置的特点，并能根据控制系统的实际情况和对系统性能的要求来选择和设计校正装置。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章学习，要求学生了解系统的性能指标，掌握控制系统校正装置设计的基本方法，了解各种串联校正装置的特点，并能根据控制系统的实际情况和对系统性能的要求来选择和设计校正装置。
3.教学重点和难点教学重点是串联校正装置的基本设计方法，PID控制器的特点和性能分析。
教学难点是对校正装置设计步骤的理解。
4.教学内容第一节系统的性能指标1.概述2.综合性能指标第二节系统的校正1.校正的概念2.校正的方式第三节串联校正设计1.相位超前校正2.相位滞后校正3.相位滞后超前校正第四节PID校正设计1.P控制器2.PD控制器3.PI控制器4.PID控制器5.常用无源校正网络与有源校正网络第五节反馈校正设计1.反馈校正的原理2.反馈校正的功能3.反馈校正装置的设计第六节顺馈校正设计1.顺馈校正的原理2.顺馈校正的功能3.顺馈校正装置的设计第七章非线性系统（自学）1.教学基本要求掌握非线性系统的分析方法。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章学习，要求学生了解典型非线性系统，掌握非线性系统的描述函数分析法和相平面分析法。
3.教学重点和难点教学重点是非线性系统的描述函数分析法和相平面分析法。
教学难点是相平面图的绘制方法。
4.教学内容第一节概述1.典型非线性特性2.非线性控制系统的特性3.非线性控制系统的分析方法第二节非线性系统的描述函数分析法1.描述函数的概念2.典型非线性特性的描述函数3.用描述函数分析非线性系统第三节非线性系统的相平面分析1.相平面法的概念2.相轨迹的性质3.相平面图的绘制方法4.奇点和奇线5.两个非线性系统的相平面分析第八章系统辨识（自学）1.教学基本要求掌握非线性系统的分析方法。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章学习，要求学生了解典型非线性系统，掌握非线性系统的描述函数分析法和相平面分析法。
3.教学重点和难点教学重点是非线性系统的描述函数分析法和相平面分析法。
教学难点是相平面图的绘制方法。
4.教学内容第一节概述1.系统辨识的定义2.系统辨识的基本内容3.系统辨识的研究目的第二节线性静态模型的最小二乘参数估计1.最小二乘法的基本原理和算法2.最小二乘法的性质四、学时分配章序内容课时备注一绪论 2二控制系统的数学模型12三控制系统的时域分析12四根轨迹法 2五系统的频率特性分析13六系统的性能指标与校正设计 4七非线性系统自学八系统辨识自学合计45 2.实践内容及学时分配序号项目名称内容提要学时必/选开1 二阶系统的时域分析11．初识MATALAB。
2．利用MA TALAB绘制并观察二阶系统2222)(nnnsssωξωω++=Φ的阶跃响应曲线。
3．分析nωξ,的变化对系统性能的影响和性能指标的变化。
2 必开2 二阶系统的时域分析21．利用MA TALAB绘制并观察二阶系统42)()(2+++=ΦssasKs5.023)()(23++++=ΦsssasKs的阶跃响应曲线。
2．求各系统的时域性能指标。
3.分析参数的变化对系统性能的影响和性能指标的变化。
2 必开3 控制系统的根轨迹分析1. 绘制系统25.33)1()(2+++=sssKsG r)3)(1()(++=sssKsG r)3)(2()5()(+++=ssssKsG r)52)(5()2()(2++++=sssssKsG r的根轨迹图。
2.分析各系统开环零极点对系统性能的影响。