自动控制系统的组成及术语
自动控制原理控制系统的结构图
G1 ( s )
G2 (s)
B( s )
反馈信号
C(s) H( s )
(2)反馈回路传递函数－－－假设N(s)=0
主反馈信号B(s)与输出信号C(s)之比
B(s) H (s) C(s)
28
控制器
N( s )
被控 对象
+ E( s)
++
C(s)
R( s )
G1 ( s )
G2 (s)
B( s )
反馈信号
C(s) R(s)
G1(s)G2
(s)
G(s)
结论：
n
G(s) Gi (s) n为相串联的环节数 i 1
串联环节的等效传递函数等于所有传递函数的乘积
13
（2）并联连接
G1 (s)
C1 (s)
R(s)
C(s)
R( s )
C2 (s) G2 (s)
C( s )
G(s)
（a）
（b）
特点:输入信号是相同的,输出C(s)为各环节的输出之和.
X(s)
C(s)
Y(s)
Z(s)
Z(s)
（7）引出点之间互移
X(s)
a
b
C(s)
X(s)
a
Y(s)
Z(s)
Z(s)
（8）比较点和引出点之间不能互移
Y(s)
b
C(s)
Y(s)
X(s) Y(s)
X C(s)
X(s)
C(s)
Z(S)=C(s)
Z(S) X (S) Y(s) 18
[例]系统结构图如下，求传递函数 G(s) C(s)
前向通路传递函数 1 开环传递函数
自动控制系统的组成、工作原理、品质指标
过渡过程的品质指标
1、稳定性——是指控制系统在动态变化过程中振荡 的剧烈程度和被调量变化幅值的大小，可以用被调 量的最大动态偏差（或超调量）、衰减比（或衰减 率）来衡量。下图为过渡过程的品质指标示意图。
1）最大动态偏差ymax：整个调节过程中被调量偏离给 定值的最大暂时偏差。
2）超调量：第一个波峰幅值A与被调量最终新的稳态 值之比，即
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（四）按调节作用的形式分类
1．连续调节系(continuous regulation system) 2．离散调节系统(discrete regulation system)
（五）按系统的特性分类
1．线性调节系统 (linear regulation system) 2．非线性调节系统(nonlinear regulation system)
调量等于给定值。 前 馈 调 节 系 统 由 于 无 闭 合 环 路 存 在 ， 亦 称 为 开 环 (open
loop)调节系统。
3.复合调节系统(compounding regulation system)
（三）按调节系统闭环回路的数目分类
1．单回路调节系统(single loop regulation system) 2．多回路节系统(multiple loop regulation system)
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2．前馈调节系统(feedforward regulation system)：前 馈调节系统是依据扰动进行调节的，见下图。
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前馈调节系统特点： (1)由于扰动影响被调量的同时，调节器的调节作用已产
生，所以调节速度相对比较快； (2)由于没有被调量的反馈，所以调节结束时不能保证被
自动控制知识
(三)、大系统理论和智能控制论（第三阶段）
1970年以后
1.大系统理论 是指规模庞大、结构复杂、变量众多的 信息与控制系统，交通运输、生物工程、社会经 济和空间技术等复杂系统。
2.智能控制论 是具有某些仿人智能的工程控制与信
息处理系统， 如智能机器人、无人驾驶飞机。
vcd
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§1-2 基本控制方式
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§1-4 自动控制系统的分类
一、按给定信号分类: 1、恒值控制系统： 输入为常数，系统能排除扰动影响，使输
出保持恒定不变。 2、随动控制系统： 输入是时间的未知函数，要求输出跟随输
入信号变化。 3、程序控制系统： 输入量是时间的已知函数，要求输出以一
定精度跟随输入信号变化。
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二、按数学描述分类:
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四、自动控制系统举例 恒温箱自动控制系统
§1-3 自动控制系统的组成及术语
一、自动控制系统的组成 二、控制系统中的常用术语
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一、自动控制系统的组成
由控制器与被控对象组成,控制器是系统 中对被控对象起控制作用的各部分的总称。
被 控 对 象
自
控
系
统件 比调较节元元件件校 放 执 行 元 件
1、线性系统：用线性方程描述的系统。 性质：1）组成系统的所有元件都是线性元件； 2）具有齐次性和叠加性。
2、非线性系统：用非线性方程描述的系统。 性质：1）系统中只要有一个非线性元件就是
非线性系统。 2）不满足叠加原理。
三、按时间信号的性质分类
1.连续时间系统： 系统中所有信号都是连续函数形成的模拟量。
• 误差的稳态分量称为稳态误差；
• 稳态误差表示到达平衡状态（过渡过程 结束）的精度。
自动控制原理胡寿松笔记
自动控制原理胡寿松笔记自动控制原理是电气工程领域的重要课程，胡寿松教授的笔记是该领域学习的重要参考资料。
本文将按照章节顺序，对胡寿松教授的笔记进行梳理和总结，帮助读者更好地理解和掌握自动控制原理。
第一章自动控制的基本概念1. 自动控制的基本组成：控制器、传感器、执行器、被控对象。
2. 自动控制的目的：实现对系统的稳态和动态性能的优化。
3. 自动控制的基本术语：控制量、受控量、干扰、传递、转换等。
4. 自动控制系统的分类：开环控制系统和闭环控制系统。
第二章自动控制系统的数学模型1. 微分方程：描述系统动态特性的基本数学工具。
2. 传递函数：描述控制系统动态特性的重要数学模型。
3. 动态结构图：描述控制系统动态特性的图形工具。
4. 信号流图：描述控制系统内部信息传递方式的图形工具。
5. 梅逊公式：用于将微分方程转化为传递函数的公式。
第三章线性定常系统的时域分析法1. 控制系统性能的评价指标：稳态误差、超调量、调节时间等。
2. 系统的稳定性分析：稳定性定义、代数稳定判据、李亚普诺夫直接法。
3. 系统性能的改善：放大缩小法、超前滞后补偿法、PID控制器等。
4. 一系列具体分析方法的介绍：单位阶跃响应、斜坡响应、李亚普诺夫直接法等。
第四章线性定常系统的根轨迹法1. 根轨迹的基本概念和性质：幅值-相位特性、零点-极点关系、渐近线等。
2. 绘制根轨迹的基本规则和步骤：参数方程、几何意义、注意事项等。
3. 根轨迹图的特征分析：闭环零点、极点与系统性能的关系等。
4. 基于根轨迹法的系统优化设计：稳定化控制器设计、增益调度等。
第五章线性系统的频域分析法1. 频率域的基本概念和性质：频率特性、频率响应、频域分析方法等。
2. 频率域分析方法的应用：稳定性分析、系统性能评估、频率特性设计等。
3. 对数频率特性曲线及其应用：增益边界和相位边界的意义、系统性能的评估等。
4. 基于频率域分析法的系统优化设计：频率相关控制器设计、频率调制等。
自动控制系统名词
自动控制系统名词
自动控制系统是一种能够自动调节和控制设备、过程或系统的机制。
它使用各种传感器、控制器和执行器来实现对被控对象的监测、分析和操作。
在自动控制系统中，传感器用于检测被控对象的状态或参数，如温度、压力、流量等，并将其转换为电信号或数字信号。
控制器接收这些信号，并使用预定的控制算法进行处理，以确定所需的控制动作。
执行器则根据控制器的指令，对被控对象进行实际的操作，如调节阀门开度、改变电机转速等。
自动控制系统的目标是实现被控对象的稳定运行、精确控制和优化性能。
它可以应用于各种领域，如工业生产、航空航天、交通运输、能源管理、环境保护等。
常见的自动控制系统包括反馈控制系统、前馈控制系统、比例积分微分（PID）控制系统等。
它们的设计和实现需要考虑到被控对象的特性、控制要求、传感器和执行器的性能以及控制算法的选择。
自动控制系统的优点包括提高生产效率、降低劳动强度、提高产品质量、增强安全性和可靠性等。
它的发展和应用对于现代工业和社会的进步起到了重要的推动作用。
自动控制系统的组成及术语
(3)反馈信号:将系统(或环节)的输出信号经变换、处 理送到系统(或环节)的输入端的信号,称为反馈信号。 若此信号是从系统输出端取出送入系统输入端,这种 反馈信号称主反馈信号。而其它称为局部反馈信号。
(4)偏差信号:控制输入信号与主反馈信号之差。
(1)被控对象:它是控制系统所控制和操纵的对象, 它接受控制量并输出被控制量。
(2)控制器:接收变换和放大后的偏差信号,转换为 对被控对象进行操作的控制信号。
(3)放大变换环节:将偏差信号变换为适合控制器执 行的信号。它根据控制的形式、幅值及功率来动态和静态特性而附加 的装置。如果校正装置串联在系统的前向通道中, 称为串联校正装置;如果校正装置接成反馈形式, 称为并联校正装置,又称局部反馈校正。
(5)反馈环节:它用来测量被控量的实际值,并经过 信号处理,转换为与被控制量有一定函数关系,且 与输入信号同一物理量的信号。反馈环节一般也 称为测量变送环节。
(6)给定环节:产生输入控制信号的装置。
控制系统中常用的名词术语 ：
(1)输入信号:泛指对系统的输出量有直接影响的外 界输入信号,既包括控制信号又包括扰动信号。其中 控制信号又称控制量、参考输入、或给定值。
(5)误差信号:它指系统输出量的实际值与希望值 之差。系统希望值是理想化系统的输出，实际 上并不存在,它只能用与控制输入信号具有一定 比例关系的信号来表示。在单位反馈情况下,希 望值就是系统的输入信号,误差信号等于偏差信 号。
(6)扰动信号:除控制信号以外,对系统的输出有 影响的信号。
自动控制基本知识
自控根本知识〔一〕根本概念 (2)〔二〕自动控制系统的组成 (2)〔三〕自动调节常用术语 (2)〔四〕调节对象的特性 (4)〔五〕调节器的特性 (6)〔六〕调节器的种类 (8)〔七〕对自动调节系统的要求 (12)〔一〕根本概念自动控制是指用专用的仪表和装置组成控制系统，以代替人的手动操作，去调节空调参数，使之维持在给定数值上，或是按给定的规律变化，从而满足空调房间的要求。
现在国内自动控制采用的方法，都是先测出调节参数对给定值的偏差，然后根据这个偏差，经控制系统的调节，消除干扰的影响，使调节参数再回到给定值(或允许范围)。
〔二〕自动控制系统的组成目前空调自动控制系统多采用电动调节。
这样的控制系统可由下面所示方块图表示：附图：自动控制系统方块图由于外扰的作用，调节对象的调节参数发生变化，经敏感元件测量并传送给控制机构〔调节器〕，调节器根据调节参数对给定值的偏差，指令执行机构使调节机构动作，去调节调节对象的负荷，使调节参数回到原来的给定值。
在给执行机构供电的主电路上，为使调节稳定，常装有通断机构，以便对执行机构间断供电。
〔三〕自动调节常用术语1．调节参数(也叫被调参数)需要维持数值不变或在允许范围内变化的参数，叫做调节参数。
空调中的调节参数主要是温度、湿度、压力，还有水位等等。
2．给定值(也叫定值值)就是根据需要给调节参数预先规定的不变值或波动范围，叫做给定值。
例如规定维持房间温度为23±℃，这个数值(即波动范围22.5～℃)就是室温调节系统的给定值(范围)。
3．偏差调节参数的实际数值同给定值之间的差值，叫做偏差。
例如，规定控制温度(给定值)为20℃，而实际却是21℃，它们相差的1℃即为偏差。
4．扰动能引起调节参数产生偏差的因素，叫做扰动或干扰。
空调中引起空调房间温度变化的因素，象室外温度变化、送风温度变化以及室内余热变化等等，都是室温的扰动。
自动调节的作用，也正是为消除扰动的影响，使调节参数恒定或在要求范围内。
自动控制系统重点归纳总结
,
(t 0)
4T，当 2%时 调节时间 ts 3T，当 5%时
tm和％不存在
j 1 i 1 n N i
m
在时域分析法中使用
◆传递函数第三种形式：
零极点形式（首1）， 在根轨迹法中使用
传递函数性质
1、固有性：传函是系统数学模型的又一种形式，表达了系统
把输入量转换成输出量的传递关系。它只和系统本身的特 性参数有关，而与输入量怎样变化无关。 2、利用传递函数可直接根据系统传递的某些特征来研究系 统的性能；也可以将对系统性能的要求转换成对传递函数
的要求，从而对系统的设计提供简便的方法。
3、对应性：传递函数与微分方程一一对应。如果将s 置换，传递函数 微分方程。
d dt
4、同形性： W(s)虽描述了输出输入间的关系，但它不提供 任何该系统的物理结构。物理性质截然不同的系统或元件
，可以有相同的传递函数。 5、特殊性：传递函数仅适用于线性定常系统。
第一章
自动控制系统的基本概念
基本术语：反馈量，扰动量，输入量，输出量，被控对象；
基本结构：开环，闭环，复合；
基本要求：暂态，稳态，稳定性。 本章要解决的问题，是在自动控制系统的基本概念基础 上，能够针对一个实际的控制系统，找出其被控对象、
基本类型：线性和非线性，连续和离散，程序控制与随动；
输入量、输出量，并分析其结构、类型和工作原理。
数学模型定义： 能够描述控制系统输出量和输入量数量关系的数学表 达式，是物理系统运动特性的数学抽象。 控制系统数学模型的主要形式（古典）： (1)微分方程（时间域） （5）信号流图（复数域） (2)传递函数（复数域） （6）差分方程（离散） (3)结构框图（复数域） （7）脉冲传递函数（离散） (4)频率特性 (频域)
自动控制系统基本知识01
反馈的概念
反馈控制是一种最基本最重要的控制方式，引 入反馈信号后，系统对来自内部和外部干扰的响应 变得十分迟钝，从而提高了系统的抗干扰能力和控 制精度。与此同时，反馈作用又带来了系统稳定性 问题，正是这个曾一度困扰人们的系统稳定性问题 激发了人们对反馈控制系统进行深入研究的热情， 推动了自动控制理论的发展与完善。因此从某种意 义上讲，古典控制理论是伴随着反馈控制技术的产 生和发展而逐渐完善和成熟起来的。
要使炼钢炉提供优质的产品，就必须严格控制炉 温……等等。
所有这一切都是以高水平的自动控制技术为前提的。
近几十年来，自动控 制技术正在迅猛的发展， 并在工农业生产、交通运 输、国防建设和航空航天 事业等领域中获得广泛应 用。比如：人造地球卫星 的成功发射与安全返回， 导弹的准确击中目标，雷 达系统的准确跟踪目标， 自动控制技术都起着极其 重要的作用。
或元部件的组合，一般由控制装臵和被控对象组成。一般包
括三种机构：测量机构、比较机构、执行机构。 自动控制系统的功能和组成是多种多样的，其结构有简 单也有复杂。它可以只控制一个物理量，也可以控制多个物 理量甚至一个企业机构的全部生产和管理过程；它可以是一 个具体的工程系统，也可以是比较抽象的社会系统、生态系 统或经济系统。
扰 动
输出量 炉温 （炉温实际值）
闭环控制系统方框图的组成、名词术语
控制装置:外加的设备或装置，亦叫控制器。 受控对象:被控制的机器或物体。
给定元件：其职能是给出与期望的被控量相对应的系统给
定值。
比较元件：其职能是把测量到的被控量实际值与给定元件
给出的输入量进行比较，求出他们之间的偏差。
测量元件：其职能是检测被控制量的物理量。
统称为开环控制系统。
自动控制原理总经典总结
自动控制原理总经典总结《自动控制原理》总复习控制线性非线连续离散描述函相平面建模－时域法串联(频率法)建模－求稳定性负倒描述函数曲线自振点振幅、频绘制相求奇点和极限环求运动校正第一章 自动控制的基本概念一、学习要点1. 自动控制基本术语：自动控制、系统、自动控制系统、被控量、输入量、干扰量、受控对象、控制器、反馈、负反馈控制原理等。
2. 控制系统的基本方式：①开环控制系统；②闭环控制系统；③复合控制系统。
3. 自动控制系统的组成：由受控对象和控制器组成。
4. 自动控制系统的类型：从不同的角度可以有不同的分法，常有：恒值系统与随动系统；线性系统与非线性系统；连续系统与离散系统；定常系统与时变系统等。
5. 对自动控制系统的基本要求：稳、快、准。
6. 典型输入信号：脉冲、阶跃、斜坡、抛物线、正弦。
二、基本要求1. 对反馈控制系统的基本控制和方法有一个全面的、整体的了解。
2. 掌握自动控制系统的基本概念、术语，了解自动控制系统的组成、分类，理解对自动控制系统稳、准、快三方面的基本要求。
3. 了解控制系统的典型输入信号。
4. 掌握由系统工作原理图画方框图的方法。
三、内容结构图自动控制的由系统工作原对控制系统常用术语、基本控反馈控制系控制系控制系四、知识结构图第二章 控制系统的数学模型一、学习要点1．数学模型的数学表达式形式（1）物理系统的微分方程描述；（2）数学工具—拉氏变换及反变换； （3）传递函数及典型环节的传递函数；（4）脉冲响应函数及应用。
2．数学模型的图形表示（1）结构图及其等效变换，梅逊公式的应用；（2）信号流图及梅逊公式的应用。
二、基本要求1、正确理解数学模型的特点，对系统的相似性、简化性、动态模型、静态模型、输入变 量、输出变量、中间变量等概念，要准确掌握。
2、了解动态微分方程建立的一般方法及小偏差线性化的方法。
3、掌握运用拉氏变换解微分方程的方法，并对解的结构、运动模态与特征根的关系、零输入 响应、零状态响应等概念有清楚的理解。
自控基本术语
（8）特性。系统输入与输出之间的关系，可分为静特性和动特性，常用特性曲线 来直观地描述或观察系统。 （9）静态特性。系统稳定以后表现出来的系统输入与输出之间的关系。在控制系 统中，静态特性指各参数或信号的变化率为零。 （10）动态特性。系统输入和输出在变化过程中表现出来的特性。动态特性表现 为过渡特性，即从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态达到某一目的，由相互制约的各个部分按一定规律组成的、具有一 定功能的整体。 （2）自动控制系统。指能够对被控对象的工作状态进行自动控制的系统，它一般由 控制装置（控制器）和被控对象组成。 （3）控制装置。指对被控对象起控制作用的设备总体。 （4）被控对象。指要求实现自动控制的机器、设备或生产过程。例如，汽车、飞机、 炼钢、化工生产的锅炉等。 （5）参考输入。人为给定的，使系统具有预定性能或预定输出的激发信号，代表 输出的希望值，又称为希望给定输入、指定输入。 （6）扰动。破坏系统具有预定性能和预定输出的干扰信号。
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控制系统中常用的名词术语 ： (1)输入信号:泛指对系统的输出量有直接影响的外 界输入信号,既包括控制信号又包括扰动信号。其中 控制信号又称控制量、参考输入、或给定值。 (2)输出信号(输出量):是指反馈控制系统中被控制的 物理量,它与输入信号之间有一定的函数关系。 (3)反馈信号:将系统(或环节)的输出信号经变换、处 理送到系统(或环节)的输入端的信号,称为反馈信号。 若此信号是从系统输出端取出送入系统输入端,这种 反馈信号称主反馈信号。而其它称为局部反馈信号。
(4)校正装置:为改善系统动态和静态特性而附加 的装置。如果校正装置串联在系统的前向通道中, 称为串联校正装置;如果校正装置接成反馈形式, 称为并联校正装置,又称局部反馈校正。 (5)反馈环节:它用来测量被控量的实际值,并经过 信号处理,转换为与被控制量有一定函数关系,且 与输入信号同一物理量的信号。反馈环节一般也 称为测量变送环节。 (6)给定环节:产生输入控制信号的装置。
(4)偏差信号:控制输入信号与主反馈信号之差。 (5)误差信号:它指系统输出量的实际值与希望值 之差。系统希望值是理想化系统的输出，实际 上并不存在,它只能用与控制输入信号具有一定 比例关系的信号来表示。在单位反馈情况下,希 望值就是系统的输入信号,误差信号等于偏差信 号。 (6)扰动信号:除控制信号以外,对系统的输出有 影响的信号。
自动控制系统的组成及术语
典型反馈控制系统的原理如图所示
(1)被控对象:它是控制系统所控制和操纵的对象, 它接受控制量并输出被控制量。 (2)控制器:接收变换和放大后的偏差信号,转换为 对被控对象进行操作的控制信号。 (3)放大变换环节:将偏差信号变换为适合控制器执 行的信号。它根据控制