自动控制系统的基本认识
自控系统 介绍文案
自控系统介绍文案
自控系统是一种自动化的控制系统，它能够通过传感器、控制器和执行器等设备，实现对被控对象的自动控制和调节。
自控系统广泛应用于各个领域，如工业、航空、军事等，为我们的生活和生产带来了极大的便利。
自控系统的基本原理是通过传感器实时监测被控对象的状态，并将这些状态信息传输给控制器。
控制器根据预设的算法和规则，对接收到的状态信息进行处理和分析，生成控制指令。
然后，执行器根据控制指令对被控对象进行调节和操作，使其达到预设的目标状态。
自控系统的优点在于其高度的自动化和智能化。
通过自控系统，我们可以实现对被控对象的精确控制和调节，提高生产效率和质量。
同时，自控系统还可以实现对环境的实时监测和预测，为我们的决策提供科学依据。
自控系统的应用领域非常广泛。
在工业领域，自控系统可以应用于生产线的自动化控制、设备的远程监控和维护等。
在航空领域，自控系统可以应用于飞机的自动驾驶、飞行姿态的调整等。
在军事领域，自控系统可以应用于导弹的制导、火炮的自动瞄准等。
总之，自控系统是一种非常重要的自动化控制系统，它为我们的生活和生产带来了极大的便利和效益。
随着科技的不断发展，自控系统的功能和应用范围也在不断扩展和深化。
我们相信，未来的自控系统将会更加智能化、高效化，为我们的生活和生产带来更多的惊喜和便利。
自动控制系统的基本认识 PPT
智能建筑：
通信 电梯 供水 通风 空调 安防 抄表 …
工业机器人：
其他机器人：
排爆
步行
灵巧手
吹笛
拉提琴
足球比赛
自动控制的应用领域
• 军事工业 • 航空航天 • 制造业 • 机器人 • 流程工业
钢铁、石化、 造纸、制药等
• 电子工业 • 家用电器
• 交通系统，楼宇系统，经济系统，社会系统 …
自控系统的特点： <1>从信号传送看：c(t)经测量后回到输入端，构成
闭环，具有反馈形式，且为负反馈。 <2>从控制作用的产生看：由偏差产生的控制作用使
系统沿减小或消除偏差的方向运动—偏差控制。
自动控制系统的常用术语
二、常用术语及符号 1）输入量（指令）v(t)——来自反馈系统之外的对系统所施
加的控制作用。 2）参考输入r(t)——输入元件的输出，它是系统的实际输入
二、闭环控制系统：
第一章 自动控制概论
• 定义：闭环控制——被控量与给定值比较后用 其偏差对系统进行控制。亦称反馈控制。
• 特点：不论什么原因使被控量偏离期望值而出 现偏差时，必定会产生一个相应的控制作用去 减小或消除这个偏差，使被控量与期望值趋于 一致。需要控制的是c(t)、而测量的是c(t)对r(t) 的偏差。只要c(t)出现偏差，系统就自行纠正。
<3>测量(反馈)元件：其职能是检测被控制量的物理量。 如测速机、热电偶、自整角机、电位器、旋转 变压器、浮子等。
基本组成（续）
第一章 自动控制概论
<4>放大元件：其职能是将比较元件给出的偏差 信号进行放大，用来推动执行元件去控制受 控对象。如：晶体管、集成电路、晶闸管等 组成的电压、功率放大器。
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。
通俗易懂 自动控制原理
通俗易懂自动控制原理
自动控制原理是指通过使用各种控制设备和技术，实现对系统或过程进行自动
监测、调节和控制的原理。
它在各个领域都得到了广泛应用，如工业自动化、交通运输、航空航天等领域。
本文将从通俗易懂的角度，对自动控制原理进行解释。
自动控制原理的核心是建立一个控制系统，该系统包括传感器、执行器、控制
器和反馈机制。
传感器用于监测系统的状态或变量，例如温度、压力、速度等。
执行器则根据控制信号来实施相应的操作，例如开关、阀门、电机等。
控制器是系统的大脑，根据传感器的反馈信息和预设的目标，生成控制信号并发送给执行器。
反馈机制用于将系统的实际输出与预期输出进行比较，从而进行误差修正。
在自动控制原理中，最常用的控制方法是反馈控制。
它基于系统的反馈机制，
通过不断比较实际输出与预期输出的差异，来调节执行器的操作以达到控制目标。
反馈控制具有稳定性好、动态响应快的特点，广泛应用于工业自动化和其他领域。
另外，自动控制原理还涉及到一些重要的概念和理论，例如控制系统的开环和
闭环，控制系统的稳定性分析，以及控制系统的频率响应等。
这些概念和理论为实现有效的自动控制提供了基础。
总之，自动控制原理是一门重要的学科，它通过使用各种控制设备和技术，实
现对系统或过程的自动监测、调节和控制。
通过合理应用自动控制原理，可以提高生产效率，降低人力成本，并且在提高系统稳定性和响应速度方面发挥着重要作用。
在不同领域的实际应用中，自动控制原理的应用将继续发展和完善，为人们提供更高效、安全和可靠的控制方法。
自动控制原理课件：自动控制系统概述
本章思考题：
• 自动控制的实质是什么？ • 闭环控制的结构使得其具有哪些优缺点？ • 对自动控制系统的基本要求有哪些？
随动系统与自动调整系统 线性系统与非线性系统 连续系统和离散系统 单输入单输出系统和多输入多数出系统
1.5 自动控制系统的基本要求 稳定性 稳态性能指标 暂态性能指标
经典控制理论的主要分析方法:时域分析，频域分析
1.6 控制系统数字仿真实践的必要性
进行数字仿真实 验在某种意义上比理 论和试验对问题的认 识可以更为细致，不 仅可以了解问题的结 果而且可以通过设定 仿真条件等方式连续 动态、重复地显示控 制系统发展演化的中 间过程，方便了解直 观试验不易观测到的 整体与局部细节过程。
自动控制系统概述
目 录
CONTENTS
1.1 引言 1.2 开环控制和闭环控制 1.3 闭环自动控制系统的基本组成 1.4 自动控制系统的分类 1.5 自动控制系统的基本要求 1.6 控制系统数字仿真实践的必要性
1.1 引言
自动控制的基本概念
自动控制 自动控制是在没有人的直接干预下，利用物理装置对生产设备和
闭环控制的特点
控制器与被控对象之间既有信号的正向作用，又 有信号的反馈作用。
优点：抗干扰能力强，稳态精度高、动态性能好等。
缺点：设计不合理时，将出现不稳定。在开控制器 2-控制对象 3-检测装置
1.3 闭环自动控制系统的基本组成
1.4 自动控制系统的分类
工艺过程进行合理的调节，使期望的物理量保持恒定，或者按照一定 的规律变化。
自动控制系统 自动控制系统是为实现某一控制目标所需要的所有物理部件的有
机组合体。
1.2 开环控制和闭环控制
图1-1 电炉加热系统 1-控制器（调压器） 2-被控对象（电炉箱）
自动化控制的认识
自动化控制的认识引言概述：自动化控制是一种通过自动化技术实现对系统、设备或者流程的控制和调节的方法。
随着科技的不断发展，自动化控制在工业生产、交通运输、医疗保健等领域得到广泛应用。
本文将从自动化控制的定义、原理、应用、优势和未来发展等方面进行详细阐述。
一、自动化控制的定义1.1 自动化控制是指通过预先设定好的程序或者算法，使系统在没有人为干预的情况下能够自动运行和调节。
1.2 自动化控制的核心是传感器、执行器和控制器，传感器用于采集系统的状态信息，控制器根据传感器信息进行决策，执行器用于执行控制器下达的指令。
1.3 自动化控制的最终目的是提高生产效率、降低成本、提高产品质量和保证生产安全。
二、自动化控制的原理2.1 自动化控制的原理基于反馈控制，即系统通过不断采集和比对实际输出与期望输出之间的差异，调节控制器的输出，使系统稳定在期望状态。
2.2 自动化控制的实现需要依靠传感器实时采集系统的状态信息，控制器根据这些信息进行计算和决策，执行器执行控制器下达的指令。
2.3 自动化控制的原理也包括开环控制和闭环控制两种方式，闭环控制更加稳定和精确，但也更加复杂和昂贵。
三、自动化控制的应用3.1 工业生产领域是自动化控制的主要应用领域，包括自动化生产线、机器人技术、PLC控制等。
3.2 交通运输领域也广泛应用自动化控制技术，如自动驾驶汽车、交通信号控制系统等。
3.3 医疗保健领域的自动化控制应用包括医疗设备、远程医疗等，提高了医疗效率和准确性。
四、自动化控制的优势4.1 自动化控制可以提高生产效率，减少人力成本，降低产品缺陷率。
4.2 自动化控制可以实现24小时不间断生产，提高生产连续性和稳定性。
4.3 自动化控制可以减少人为因素的干扰，提高生产安全性和稳定性。
五、自动化控制的未来发展5.1 未来自动化控制将更加智能化，结合人工智能、大数据等技术，实现更加智能、自适应的控制系统。
5.2 未来自动化控制将更加网络化，实现远程监控、远程操作，提高生产的灵便性和便利性。
自动控制原理基本知识点
自动控制原理基本知识点21.控制(Control):是指为了改善系统的性能或达到特定的目的,通过对系统有关信息的采集和加工而施加到系统的作用。
2.自动控制(Automatic Control):是关于受控系统的分析、设计和运行的理论和技术。
3.自动化(Automation):是指机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动地进行操作或运行。
4.自动控制系统(Automatic Control System):由控制器、执行器、传感器和被控对象等相互关联、相互制约、相互影响的一些部分组成的能对被控对象的工作状态进行自动控制的系统。
5.系统(System):是指由相互关联、相互制约、相互影响的一些部分组成的具有某种功能的有机整体。
6.信息(Information):是指符号信号或消息所包含的内容,用来消除对所关心的客观事物认识的不确定性。
7.反馈(Feedback):是指将系统的实际输出和期望输出进行比较,形成误差,从而为确定下一步的控制行为提供依据。
8.科学(Science):是指对各种事实和现象进行观察、分类、归纳、演绎、分析、推理、计算和实验,从而发现规律,并对各种定量规律予以验证和公式化的知识体系。
9.技术(Technology):是指人类根据自身生产实践经验和自然科学原理改变或控制其环境的手段和活动,是人类活动的一个专门领域。
10.工程(Engineering):是指应用科学知识和科学原理使自然资源最好地为人类服务的专门技术。
11.对控制系统的基本要求:稳定性、快速性、准确性。
12.模型:是对于对象和过程的某一方面本质属性的一种表述。
13.控制系统的数学模型:是描述系统输入、输出变量,以及内部各变量之间关系的数学表达式。
14.传递函数:线性定常系统在零初始条件下,输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比,用G(s)表示。
零初始条件:是指在t=0时刻,系统的输入、输出及其它们的各阶导数均为零。
自动化控制的认识
自动化控制的认识自动化控制是一种通过使用各种技术和设备来实现对系统或过程的自动监控和调节的方法。
它可以提高生产效率，减少人为错误，降低成本，并提高产品质量和稳定性。
在本文中，我们将详细介绍自动化控制的概念、原理、应用和优势。
一、概念自动化控制是指通过使用各种控制系统，如计算机、传感器、执行器和人机界面等，对系统或过程进行监测、测量和调节，以实现自动化运行和优化控制的过程。
它可以应用于各个领域，包括工业生产、交通运输、能源管理、环境保护等。
二、原理自动化控制的原理是基于反馈控制系统。
它包括三个主要组成部分：传感器、控制器和执行器。
传感器用于监测和测量系统的状态和参数，将数据传输给控制器。
控制器根据接收到的数据进行计算和决策，并发送控制信号给执行器。
执行器根据控制信号来调节系统或过程的操作，使其达到预定的目标。
三、应用自动化控制广泛应用于各个行业和领域。
在工业生产中，它可以用于控制生产线的运行、机器的操作和产品的质量。
在交通运输中，自动化控制可以用于控制交通信号灯、地铁列车和无人驾驶汽车等。
在能源管理方面，它可以用于控制发电厂的运行、电网的稳定和能源的分配。
在环境保护中，自动化控制可以用于监测和调节空气质量、水质和垃圾处理等。
四、优势自动化控制具有许多优势。
首先，它可以提高生产效率和质量，减少人为错误和损失。
其次，它可以降低成本，节约人力资源和能源消耗。
此外，自动化控制还可以提高工作环境的安全性和可靠性，减少工伤事故的发生。
最后，它可以实现远程监控和操作，提高工作的灵活性和便利性。
总结：自动化控制是一种通过使用各种技术和设备来实现对系统或过程的自动监控和调节的方法。
它的原理是基于反馈控制系统，包括传感器、控制器和执行器三个主要组成部分。
自动化控制广泛应用于工业生产、交通运输、能源管理和环境保护等领域。
它具有提高生产效率和质量、降低成本、提高安全性和可靠性以及实现远程监控和操作的优势。
通过自动化控制，我们可以实现更高效、更可靠和更安全的系统运行。
自动化控制的认识
自动化控制的认识自动化控制是一种利用计算机、电子技术和机械技术等手段对生产、制造和运行过程进行监控和控制的技术。
它通过采集和处理各种传感器获得的数据，对设备和系统进行自动调节和控制，实现生产过程的自动化和智能化。
1. 自动化控制的背景和意义自动化控制的发展源于对生产效率和质量的追求。
传统的手工操作容易受到人为因素的影响，容易出现误操作和质量问题。
而自动化控制技术的应用可以提高生产效率，减少人为因素的干扰，提高产品质量和一致性。
2. 自动化控制的基本原理自动化控制系统由传感器、执行器、控制器和通信网络等组成。
传感器负责采集各种参数和信号，如温度、压力、湿度等；执行器根据控制信号执行相应的动作，如开关、调节阀等；控制器根据传感器采集到的数据进行计算和判断，并发出控制信号给执行器；通信网络用于传输数据和控制信号。
3. 自动化控制的应用领域自动化控制技术广泛应用于工业生产、交通运输、能源管理、环境保护等领域。
在工业生产中，自动化控制可以实现生产线的自动化、智能化和柔性化，提高生产效率和产品质量。
在交通运输领域，自动化控制可以实现交通信号的自动调节、车辆导航和车辆控制，提高交通运输效率和安全性。
在能源管理和环境保护领域，自动化控制可以实现能源的高效利用和环境的监测与控制，减少能源浪费和环境污染。
4. 自动化控制的优势和挑战自动化控制的优势在于提高生产效率、降低成本、提高产品质量和一致性，减少人为因素的干扰和错误。
然而，自动化控制也面临一些挑战，如技术复杂性、成本高昂、维护困难等。
此外，自动化控制还需要考虑安全性、可靠性和可持续性等方面的问题。
5. 自动化控制的发展趋势随着科技的进步和技术的成熟，自动化控制技术将不断发展和完善。
未来的自动化控制系统将更加智能化、柔性化和可持续化。
例如，人工智能技术的应用可以使控制系统具备学习和适应能力，实现自主决策和自我优化。
另外，物联网技术的发展将使各种设备和系统实现互联互通，实现更高级别的自动化控制。
自动控制基础知识.详解ppt课件
双位控制的特点：控制器只有最大和最小两个输出值，执 行器只有“开”和“关”两个极限位置。被控对象中物料 量或能量总是处于不平衡状态，被控变量总是剧烈振荡， 得不到比较平衡的控制过程。
认识到了 贫困户 贫困的 根本原 因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
（2）主要特点： 从信号传送来看，输出量经测量后回送到输入端，回送的
信号使信号回路闭合，构成闭环，即为负反馈。 从控制作用的产生看，由偏差产生的控制作用使系统沿减
少或消除偏差的方向运动。——偏差控制
认识到了 贫困户 贫困的 根本原 因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
二、比例控制
定义：使被控量的偏差量与调节阀的开关量对应起来，如 图1.15所示的系统，当液面高于给定值Lo后，阀门不是全 关，而是关小，液面越高，阀关得越小；反之．液面低于 给定值Lo，阀也不是全开，而是开大，液面越低，阀开得 越大。例如，液面低于给定值Lo的10％时，则调节信号也 能使阀门开大10％。这样当对象负荷变化时，调节作用就 会与之相适应。这种控制器的输出与被控量的偏差值成比 例的调节方式称为比例控制，又称P控制。
认识到了 贫困户 贫困的 根本原 因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
被控量——输出量 给定量——输入量
给定输入：决定系统输出量的变化 规律或要求值
扰动输入：系统不希望的外作用
自动化控制的认识
自动化控制的认识概述：自动化控制是一种通过使用计算机、传感器和执行器等技术手段，实现对各种工业过程、设备或者系统的自动监测、控制和优化的方法。
本文将详细介绍自动化控制的基本概念、原理、应用领域以及优势等方面的内容。
一、基本概念1. 自动化控制的定义：自动化控制是指通过使用技术手段实现对工业过程、设备或者系统的自动监测、控制和优化，以达到提高生产效率、质量和安全性的目的。
2. 自动化控制的要素：自动化控制包括感知、决策和执行三个要素。
感知通过传感器获取被控对象的状态信息，决策通过计算机或者控制器进行逻辑判断和决策，执行通过执行器对被控对象进行控制。
3. 自动化控制的层次：自动化控制按照控制层次可分为过程控制、机械控制和电气控制三个层次。
过程控制主要针对工业过程的控制，机械控制主要针对机械设备的控制，电气控制主要针对电气设备的控制。
二、基本原理1. 反馈控制原理：自动化控制的核心原理是反馈控制。
通过传感器获取被控对象的状态信息，并与设定值进行比较，计算出控制量，再通过执行器对被控对象进行调节，使其接近设定值。
2. 控制算法：自动化控制常用的控制算法包括比例控制、积分控制、微分控制以及它们的组合。
比例控制通过与误差成比例的控制量来调节被控对象，积分控制通过积分误差来调节被控对象，微分控制通过微分误差来调节被控对象。
3. 控制系统：自动化控制系统由传感器、执行器、控制器和通信网络等组成。
传感器用于感知被控对象的状态信息，执行器用于对被控对象进行控制，控制器用于计算控制量，通信网络用于传输控制信息。
三、应用领域1. 工业生产：自动化控制在工业生产中广泛应用，如自动化生产线、机器人控制、工艺控制等。
通过自动化控制可以提高生产效率、降低成本、提高产品质量和稳定性。
2. 环境监测：自动化控制在环境监测领域也有重要应用，如空气质量监测、水质监测、噪音监测等。
通过自动化控制可以实时监测环境参数，并采取相应的控制措施，保护环境和人类健康。
什么是自动控制系统
什么是自动控制系统?一个典型的自动控制系统怎样组成？在对自动控制系统的概念进行深入认识理解之前，先需要对“自动化”有一个很好的认识才行，只有了解了“自动化”的概念，才能真正明白自动控制系统产生的原因以及存在的重大意义。
首先，“自动化”可被理解为：一个设备、一个系统或者一个过程，采用一系列特定的技术，在没有人参与或尽量少人参与的情况下实现预期目标的运行过程或运行状态。
其中所采用的技术就是自动控制系统，而这一技术的理论基础是自动控制理论。
自动化作为一种行为和一种状态，它是通过自动控制系统实现的。
“系统”是由相互作用、相互联系的若干个部分结合而成的具有特定功能的整体。
首先它是两个以上的要素(组成部分)组成的单个要素不能构成系统；其次个要素之间不是孤立的，而是具有某种关联，存在一定的相互作用，即各要素之间存在物质、能量的交换；第三，它完成的特定的功能。
根据对“自动化”概念的分析，得知自动控制系统是自动化得以实现的基石，没有自动控制系统“自动化”便仅仅空有一个名词而没有实际内容。
从而得出自动控制系统则是指能够实现“自动化”任务的设备，它是人造系统，而且是工程技术领域的人造系统。
自动控制系统通常由控制部分和控制对象组成。
一个典型的自动控制系统由下列不同功能的基本部分组成：(1)被控对象指控制系统所需要控制的设备或过程，它的输出就是被控量，而被控量总是与自动控制系统的任务和目标紧密联系。
(2)给定环节产生给定输入信号的环节。
给定的输入信号通常与我们希望的被控量相关，它可以是一定值，对应的控制系统就是恒值控制系统，希望控制系统的被控量稳定在一个固定值上；它也可以是一变值，对应的可能告知系统是随动系统，希望被控量跟随给定输入信号变化。
(3)测定环节随时将被控制量检测出来的装置。
(4)比较环节其功能是将给定的输入信号(被控制量的希望值)与测量环节得到的被控制量实际值加以比较。
在这里涉及到自动控制的一个关键概念―反馈。
对自动控制的认识
对自动控制的认识自动控制是一门涉及工程、技术和科学的领域，它的主要目标是通过应用控制系统，使得被控对象能够在给定的参考值下自动调节和维持稳定状态。
自动控制在许多领域中发挥着重要的作用，包括制造业、交通运输、能源管理和环境保护等。
本文将对自动控制的概念、原理以及应用进行探讨。
一、自动控制的概念自动控制是一种通过测量并与参考值进行比较，然后根据比较结果对被控对象进行调节的过程。
它的基本原理是通过传感器对被控对象进行实时监测，将监测到的数据与参考值进行比较，并根据比较结果通过执行器对被控对象进行调节，以实现期望的控制效果。
自动控制系统通常由传感器、执行器以及控制器组成，传感器负责收集和传输数据，执行器负责执行调节操作，控制器则负责对数据进行处理和决策。
二、自动控制的原理自动控制系统的主要原理是反馈控制。
反馈控制是通过将输出信号与期望信号进行比较，然后调节输入信号来消除误差的控制方法。
在反馈控制中，系统会不断地对被控对象进行监测，并根据监测结果对输入信号进行调整，以保持输出信号与期望信号的一致性。
反馈控制的基本原理是“测量-比较-调节”循环，通过不断地调整输入信号，使得系统能够逐渐趋近于期望状态。
三、自动控制的应用自动控制在各个领域中都有广泛的应用。
在制造业中，自动控制可以提高生产效率和质量，降低人工成本。
例如，在自动化生产线上，机器人可以代替人工完成繁重、危险和重复性工作，提高生产线的运行效率和灵活性。
在交通运输领域中，自动控制可以用于交通信号灯、智能交通系统和自动驾驶技术等方面，提高交通运输的效率和安全性。
在能源管理和环境保护方面，自动控制可以实现对能源消耗和环境影响的监测和控制，促进可持续发展。
总结：自动控制是一门应用广泛的学科，它通过控制系统实现对被控对象的自动调节和稳定维持。
自动控制的原理是基于反馈控制的，通过不断地测量、比较和调节，使得系统能够逐渐趋近于期望状态。
自动控制在制造业、交通运输、能源管理和环境保护等领域中发挥着重要的作用，能够提高效率、降低成本，并促进可持续发展。
自动控制原理与系统自动控制系统的基本概念
第一章 自动控制系统概述
总结
开环系统和闭环系统的输入量和输出量 都存在一一对应关系
开环系统中，只有输入量对输出量产生 控制作用，输出量不参与系统控制，因 而开环系统没有抗干扰能力
第一章 自动控制系统概述
闭环控制系统必须有检测反馈环节 和比较环节
闭环控制系统正是依靠放大的偏差 信号来纠正偏差的
第一章 自动控制系统概述
恒温箱
第一章 自动控制系统概述
开环控制系统的特点:
系统结构和控制过程简单 稳定性好，成本低廉 没有自动调节能力，抗干扰能力差
适用范围：
用于对系统控制性能要求不高，系统输 入与输出关系明确、干扰较小且相对稳定的 场合。
第一章 自动控制系统概述
二、闭环控制系统
系统的输入量和输出量不仅有顺向作用， 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。
第一章 自动控制系统概述
按控制原理的不同，自动控制系统可分为开环控制 系统和闭环控制系统。
一、开环控制系统
开环控制系统是指系统的输出端和输入端不存在反馈关 系，系统的输出量对控制作用没有任何影响。这种系统控制 装置与被控对象之间只有顺向作用，没有反向联系。
第一章 自动控制系统概述
开环系统示例
系统的输出端和输入端不存在反馈关系，系统的输出量对控制 作用没有任何影响.输入量与输出量之间只有顺向作用，没有反 向联系。
第一章 自动控制系统概述
闭环系统示例
n↓→ ufn↓→ue ＝（ur —ufn ）↑→uc↑→ud↑→ n↑
第一章 自动控制系统概述
恒温闭环控制系统
温度↑→ufT↑→Δu↓→产生电压ud→电动机转动→带动 调压器滑动臂转动→ur↓→温度↓
对自动控制的理解
对自动控制原理的认识自动控制（原理）是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控制量）自动地按照预定的规律运行。
为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机的整体，这就是自动控制系统。
在自动控制系统中，被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量，它可以要求保持为某一恒定值，例如温度、压力或飞行轨迹等；而控制装置则是对被控对象施加控制作用的相关机构的总体，它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制，但最基本的一种是基于反馈控制原理的反馈控制系统。
在反馈控制系统中，控制装置对被控装置施加的控制作用，是取自被控量的反馈信息，用来不断修正被控量和控制量之间的偏差从而实现对被控量进行控制的任务，这就是反馈控制的原理。
自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。
它的发展初期，是以反馈理论为基础的自动调节原理，主要用于工业控制。
二战期间为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪、火炮定位系统、雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用设备，进一步促进并完善了自动控制理论的发展。
二战后，已形成完整的自动控制理论体系，这就是以传递函数为基础的经典控制理论，它主要研究单输入单输出的线形定常数系统的分析和设计问题。
该课程是关于自动控制系统的基础理论，其主要内容包括：自动控制系统的基本组成和结构、自动控制系统的性能指标、自动控制系统的类型（连续、离散、线性、非线性等）及特点、自动控制系统的分析（时域法、频域法等）和设计方法等。
通过本课程的学习，学生可以了解有关自动控制系统的运行机理、控制器参数对系统性能的影响以及自动控制系统的各种分析和设计方法等。
自动化控制的认识
自动化控制的认识自动化控制是一种应用于各种工业和生产过程中的技术，通过使用自动化设备和系统，能够实现对生产过程的监测、控制和优化。
本文将详细介绍自动化控制的概念、原理、应用以及优势。
一、概念：自动化控制是指利用计算机、传感器、执行器等设备和技术手段，对生产过程进行实时监测和控制的一种技术。
通过自动化控制，可以实现对生产过程中各种参数的测量、分析和调节，从而提高生产效率、降低成本、改善产品质量。
二、原理：自动化控制的实现需要依靠以下几个基本原理：1. 传感器：通过传感器可以将生产过程中的各种参数（如温度、压力、流量等）转化为电信号，以便计算机进行处理和分析。
2. 控制器：控制器是自动化控制系统的核心部件，它接收来自传感器的信号，并根据预设的控制算法进行计算和判断，然后输出控制信号给执行器。
3. 执行器：执行器根据控制器输出的信号，对生产过程中的设备进行控制，如打开或关闭阀门、调节电机转速等。
三、应用：自动化控制广泛应用于各个行业和领域，以下是一些常见应用案例：1. 工业生产：自动化控制可以实现对生产线的自动化管理，提高生产效率和产品质量。
例如，汽车制造业中的焊接、喷涂、装配等工序都可以通过自动化控制来实现。
2. 环境监测：自动化控制可以用于对环境参数的监测和调节，如空调系统中的温度、湿度控制，以及污水处理厂中的水质监测和调节等。
3. 交通运输：自动化控制在交通运输领域也有广泛应用，例如交通信号灯的控制、地铁列车的自动驾驶等。
4. 农业生产：自动化控制可以用于农业生产中的灌溉、施肥、温室控制等，提高农作物的产量和质量。
四、优势：自动化控制具有以下几个优势：1. 提高生产效率：自动化控制可以实现对生产过程的实时监测和调节，从而提高生产效率，减少人为错误和浪费。
2. 降低成本：自动化控制可以减少人工操作，降低生产成本，提高企业竞争力。
3. 改善产品质量：自动化控制可以精确地控制生产过程中的各种参数，确保产品的一致性和质量稳定性。
自动化控制的认识
自动化控制的认识自动化控制是一种通过使用自动化设备和技术来实现对系统、过程或操作的控制和监测的方法。
它可以提高生产效率、降低成本、减少人为错误，并提供更高的系统可靠性和稳定性。
本文将详细介绍自动化控制的概念、原理、应用和未来发展趋势。
一、概念自动化控制是指通过使用计算机、传感器、执行器和控制算法等技术手段，实现对系统、过程或操作的自动控制和监测。
它可以使系统在不需要人工干预的情况下，根据预先设定的规则或条件，自动实现控制和调节，以达到预期的目标。
二、原理自动化控制的实现主要依靠以下几个基本原理：1. 反馈控制原理：通过采集系统或过程的状态信息，与设定值进行比较，并根据比较结果调整控制器的输出信号，以实现对系统的控制和调节。
2. 传感器和执行器：传感器用于采集系统或过程的状态信息，如温度、压力、流量等；执行器用于根据控制器的输出信号，对系统进行控制和调节，如电机、阀门等。
3. 控制算法：控制算法是自动化控制的核心，它根据采集到的状态信息和设定值，计算出控制器的输出信号，以实现对系统的控制和调节。
常见的控制算法包括比例控制、积分控制、微分控制等。
三、应用自动化控制广泛应用于工业生产、交通运输、能源管理、环境保护等领域。
以下是几个常见的应用案例：1. 工业生产：自动化控制可以实现对生产线的自动化控制和监测，提高生产效率和质量，减少人为错误。
例如，在汽车制造业中，自动化控制可以实现对装配线的自动化控制，提高生产效率和质量。
2. 交通运输：自动化控制可以实现对交通信号灯的自动控制和调节，优化交通流量，减少交通拥堵。
例如，智能交通系统可以根据实时交通信息，自动调整信号灯的时序，以实现交通流畅。
3. 能源管理：自动化控制可以实现对能源系统的自动控制和监测，提高能源利用效率，减少能源浪费。
例如，在建筑物能源管理中，自动化控制可以实现对照明、空调等设备的自动控制，根据人员和环境的变化进行调节，以实现节能目标。
四、未来发展趋势随着科技的不断进步，自动化控制将呈现以下几个发展趋势：1. 智能化：自动化控制将更加智能化，能够根据环境和任务的变化，自动调整控制策略和参数，实现更加精准和高效的控制。
自动控制系统概念
给定值
计算
执行
受控对象 干 扰
被控量
开环控制的特点：
a. 输出量只取决于控制信号和元件特性。
b. 当系统元件性能发生变化或出现干扰因素时， 被控量将与给定值之间发生发生较大偏差而 不能自动校正。
c. 输出量的控制精度将取决于控制器及被控对 象的参数稳定性。
d. 环节简单，容易实现，稳定性好。
e. 于是开环系统具有规定的精度，系统各元、 部件的参数值，在工作过程中，必须严格保 持在事先校准的量值上。
作用与系统输入端，是实现输出量控制的参考 物理量。
输出量：
被控对象中要求实现自动控制的物理量，位 于系统输出端。
给定值（参考输入）：
在整个过程中，被控量所应保持 的理想数值.
控制的任务：
使受控对象的被控量等于给定值.
扰动：
不改变控制机构参数而使被控量 发生变化的因素.
扰动量：妨碍控制量对被控制量按 要求进行正常控制的物理量.
输出采样序列
a0c(k n) a1c(k n 1) an1c(k 1) anc(k)
b0r(k m) b1r(k m 1) bm1r(k 1) bmr(k)
常系数
输入采样序列
3.非线性控制系统
系统中只要有一个元件的输入-输出特性是非线性的， 这类系统就称为非线性控制系统。
闭环（反馈）控制：
需控制的是被控对象的被控量，而测量的也 是被控量。并与给定值进行比较计算，求得它 们的偏差，通过偏差来自动纠正偏差——按偏 差调节系统。
利用通过负反馈产生的偏差所取得的控制作用 去消除偏差的控制原理称为反馈控制原理。
给定值 比较计算
执行 测量
对自动控制的认识
对自动控制的认识自动控制是一种基于机器和电子技术的智能化系统，它通过自身的感知、判断和反应能力，实现对目标对象的控制和调节。
自动控制的出现对改善社会生产力和生活条件起到了重要的推动作用。
本文将从自动控制的定义、应用领域、原理和趋势等方面来论述我对自动控制的认识。
首先，自动控制是什么？自动控制是一种通过编程和电子元件来实现对机器的智能化控制。
它的出现使得机器能够自主地工作，不再需要人工的干预。
通过传感器的感知和激励器的执行，自动控制系统能够根据预设的规则和条件，对机器进行精确的控制和调节。
例如，现代工厂中的流水线生产，通过自动控制系统，可以实现对产品的自动化加工、检测和分拣，提高生产效率和产品质量。
其次，自动控制的应用领域是广泛的。
它在工业、医疗、农业、交通、家居等各个领域都有着重要的应用。
在工业领域，自动控制系统可以用于生产线的控制、设备的监测和维护等工作；在医疗领域，自动控制技术可以应用于医疗仪器的操控和病人的监测，提高医疗服务的质量和效率；在农业领域，自动控制系统可以实现农田的自动灌溉、施肥和浇水，提高农作物的产量和质量；在交通领域，自动控制技术可以应用于交通信号灯的控制和智能驾驶系统的开发，提高交通运输的效率和安全性；在家居领域，自动控制系统可以实现家庭电器的联动控制和远程操控，提升生活便利性和舒适度。
接下来，自动控制的原理是如何实现的呢？自动控制系统通常由传感器、控制器和执行机构组成。
传感器可以感知目标对象的状态和环境参数，并将这些信息转化成电信号传递给控制器；控制器是决策和控制的核心部分，它基于传感器的输入信息和预设的规则，判断目标对象的状态和需要调节的参数，并产生相应的控制信号；执行机构是根据控制信号进行动作的设备，比如电动阀门、电动机等。
通过传感器的感知、控制器的判断和执行机构的反应，自动控制系统能够实现对目标对象的精确控制和调节。
最后，自动控制的未来趋势。
随着人工智能、大数据和物联网等技术的快速发展，自动控制正朝着更加智能化、高效化和自适应化的方向发展。
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第一章 自动控制概论
基本组成（续）
<4>放大元件：其职能是将比较元件给出的偏差
信号进行放大，用来推动执行元件去控制受
控对象。如：晶体管、集成电路、晶闸管等
组成的电压、功率放大器。
<5>执行元件：其职能是直接推动受控对象，使
其被控量发生变化。如：阀门、电机、液压
马达等。
第一章 自动控制概论
基本组成（续）
自动控制原理
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 发射成功与安全返回。
导弹的准确击中目标， 雷达系统的准确跟踪目标；
交通系统：
• 安全、快捷、舒适、准点
钢 铁 生 产
制造系统：
数控机床
加工生产线
自动包装机器人
自动码垛机器人
家用电器：
• 电扇：控制转 速 • 洗衣机：控制水位、强弱、时间 等 • 电冰箱、空调、电饭煲：控制温度
线性控制系统
连续控制系统
非线性控制系统
离散控制系统
现代控制（1950--Now ）
美国MIT 的Servomechanism Laboratory 研 制出第一台数控机床(1952)；
美国George Devol研制出第一台工业机器人 样机(1954) ，两年后，被称为机器人之父的 Joseph Engelberger（约瑟夫·恩格伯格 ） 创立了第一家机器人公司：Unimation；
第一章 自动控制概论
二、闭环控制系统：
1. 定义：闭环控制——被控量与给定值比较后用 其偏差对系统进行控制。亦称反馈控制。
2. 特点：不论什么原因使被控量偏离期望值而出 现偏差时，必定会产生一个相应的控制作用去 减小或消除这个偏差，使被控量与期望值趋于 一致。需要控制的是c(t)、而测量的是c(t)对r(t) 的偏差。只要c(t)出现偏差，系统就自行纠正。
智能建筑：
通信 电梯 供水 通风
空调
安防
抄表
…
工业机器人：
其他机器人：
排爆
步行
灵巧手
吹笛
拉提琴
足球比赛
自动控制的应用领域
• • • • • 军事工业 航空航天 制造业 机器人 流程工业 钢铁、石化、 造纸、制药等
• 电子工业 • 家用电器 • 交通系统，楼宇系统，经济系统，社会系统 …
控制的定义
出水量 要求水位 实际水位
电位器连杆比较
〉
电机
阀门
水池
<控制器>
浮子
图1－4水位自动控制系统方框图
由于存在输出量反馈，上述系统能在存在无 法预计扰动的情况下，自动减少系统的输出 量与参考输入量（或者任意变化的希望的状 态）之间的偏差，故称之为反馈控制。 显然： 反馈控制建立在偏差基础上，其控制 方式是“检测偏差再纠正偏差”。
浮子测出实际水位，与要求的水位比较。然后得出偏
差再由调节元件根据偏差的大小和正负产生控制信号。 最后由执行元件根据信号产生控制作用。如图1-3所示。
进水 + 连 杆 实 际 水 位 浮子
M 电机
<
出水
图1－3 水位自动控制系统原理图
第一章 自动控制概论
自动控制
在此：浮子测水位，由连杆和电位器进行比较：浮子低则 电位器上得到正电压，经放大后使电机向进水阀门开大的方向 旋转；反之，当浮子高时，电位器上得到负电压，电机向阀门 关小的方向旋转；若水位正好，则电位器上电压为零，电机不 转，阀门不动。
第一章 自动控制概论
1. 2 人工控制和自动控制
控制系统可以由人工控制，也可以采用自动控制。
1.2.1 人工控制
进水 要求水位 实际 水位 水 池 出水
图1－1 水位人工控制原理图
如图1－1所示， 水位保持系统。
第一章 自动控制概论
人工控制
若要求在出水量随意的条件下，保持水位高度不变： 操作人员需先测实际水位，并在脑子中与要求的水位进
二、控制系统的传递方框图
测量信号与给定信号通过相加点叠加，符号代表信 号的极性。 扰动信号
给定信号
调节器 测量信号
执行机构 检测仪表
对象
被调参数
闭环控制系统结构图
二、控制系统的传递方框图
尽管实际控制系统元器件各不相同 , 但概括起来一般都应 包括以下几个基本环节
输入 输出
1
2
3
4
7
5
6
1.给定环节 2.比较环节 3.校正环节 4.放大环节 5.执行机构 6.控制对象 7.检测装置 控制系统结构框图
第一章 自动控制概论
开环控制系统（续）
1. 例如：直流电机开环调速系统如图1－7所示。
+
ug
功 放
+
Ua
负载
-
n
ug
功放
ua
电动机
图1－7 开环直流调速系统
n
第一章 自动控制概论
开环控制系统（续）
给定电压放大后得到电枢电压ua，从而控制
转速n。 改变ug→ua改变→n改变，ug与n一一对
应。但是，当负载变化时（干扰量），会使n改
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第一章 自动控制概论
如水位自动控制系统：
比较元件
进水 + 连 杆
测量 元件
实 际 水 位 浮子
输出量
M 电机
干扰 信号
出水
<
受控对象
图1－3 水位自动控制系统原理图
第一章 自动控制概论
干扰量
给定量 被控量 受控对象
控制器
自控系统
图1－5 自动控制系统
二、控制系统的传递方框图
在研究自动控制系统时，为便于分析和描 述，将系统按基本组成部分分解，并用传 递方块图来表示。
经典控制理论
现代控制理论
以传递函数为基础研 究单输入-单输出一类定 常控制系统的分析与设 计问题。这些理论由于 其发展较早，现已臻成 熟。
以状态空间法为基础， 研究多输入-多输出、时 变、非线性一类控制系 统的分析与设计问题。 系统具有高精度和高效 能的特点。
自动控制理论
经典控制理论 现代控制理论
在控制系统中，如果返回的信息的作用是抵消 输入信息，称为负反馈，负反馈可以使系统趋 于稳定；
若其作用是增强输入信息，则称为正反馈，正 反馈可以使信号得到加强。
自动控制理论的发展概况
按其发展的不同阶段，可把自动控制理论分为 经典控制理论和现代控制理论两大部分。 经典控制理论也就是自动控制原理，是20世纪 40年代到50年代形成的一门独立学科。
n↑
△系统精度高、抗干扰能力强、应用广泛。
家用电冰箱的结构和制冷原理图
• 组成：压缩机、冷却器和散热器，它们之间用一根管道相连。 • 管道里装有一种沸点很低的制冷剂。压缩机在管道的底部，它使 制冷剂不断地在管道里循环。制冷剂流动到狭窄的毛细管时，受 到强大压力，由气态变成液态，通过散热器对外放出热量。当制 冷剂通过较粗的管道组成的冷却器时，由于压力突然降低，制冷 剂由液态立即变为气态，从而吸收电冰箱内的热量，使电冰箱内 的温度降低，达到制冷的效果。
美国的M. E. Merchant 提出计算机集成制造 的概念(1969)；
日本Fanuc 公司研制出由加工中心和工业机 器人组成的柔性制造单元(1976)；
中国批准 863高技术计划，包括自动化领域 的计算机集成制造系统和智能机器人两个主 题 (1986)。
日本安川公司娱乐机械狗 (2001)；
上例中，将系统按基本组成部分分 解：
被控对象 偏差信号 执行机构 F
扰 动 信 号
输入
输出
电位器
放大器
电动机 浮子
减速器
注水阀
水槽
给定信号
测量信号
被控量
二、控制系统的传递方框图
1. 环节（方框）：是构成系统的基本组成部分。 用一个方块表示。 2. 传递方框图：将构成系统的所有环节用有向线 段连接起来所构成的系统结构图。 其中有向线段 表示环节之间的信号传递关系； 指向环节的作用线表示输入； 背向环节的作用线表示输出； 整个系统的输出为被控参数； 整个系统的输入为给定信号和扰动信号；
自动控制系统的常用术语
二、常用术语及符号 1）输入量（指令）v(t)——来自反馈系统之外的对系统所施 加的控制作用。 2）参考输入r(t)——输入元件的输出，它是系统的实际输入 量。
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自动控制系统的组成及常用术语
3）输出量（被控制量）y(t)——被控对象中要求按一定规 律 变化的物理量，它与输入量之间保持一定的函数关系。 4）主反馈信号b(t)——反馈元件的输出。 5）偏差信号e1(t)——比较元件的输出，它等于参考输入与 主反馈信号之差。 6）扰动n(t)——不需要的而又影响系统输出的物理量。它 可 来自系统之外，也可来自系统内部。 7）误差e(t)——希望的或要求的输出量与实际的输出量之 差。
控量，则自控的任务之数学表达式为：使被控量满 足c(t) ≈r(t)。自控系统的组成如1-6图所示。
输入量
输出量
串联校正
放大
执行
受控对象
反馈校正 测量
图1－6 自动控制系统的组成
第一章 自动控制概论
基本组成（续）
<1>给定元件：其职能是给出与期望的被控量相对
应的系统输入量。一般为电位器。
<2>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。常用的有差动放大器、机械差动 装置、电桥电路、计算机等。 <3>测量(反馈)元件：其职能是检测被控制量的物理量。 如测速机、热电偶、自整角机、电位器、旋转 变压器、浮子等。
<6>校正元件：也叫补偿元件，它是结构或参数便于