对自动控制系统的基本要求
中职教育-《自动控制原理》课件：第1章 绪论(5)电子工业出版社.ppt
1-5 自动控制系统的基本要求
尽管自动控制系统有不同的类型，对每个 系统也都有不同的特殊要求，但对于各类系统 来说，在已知系统的结构和参数时，对该系统 在某种典型输入信号作用下，其被控变量变化 全过程的基本要求都是一样的，可以归结为稳 定性、准确性和快速性，即稳、准、快的要求。
1
1．稳定性 对于一个自动控制系统，最基本要求为系统是
3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
自动控制理论研究的主要内容是阐述对自 动控制系统进行分析和设计的基本理论。在对 实际控制系统进行分析和设计时，首先要建立 研究问题的数学模型，进而利用所建立的数学 模型来讨论对自动控制系统进行分析和设计的 基本理论和方法。在已知系统数学模型下，计 算和研究自动控制系统的性能并寻找系统性能 与系统结构、参数之间的关系，称为系统的分 析。如果已知对工程系统性能指标的要求，寻 找合理的控制方案，这类问题称为系统的设计 或校正。
绝对稳定的。否则系统无法正常工作，也无法完成 控制任务，甚至会毁坏设备，造成重大损失。考虑 到实际系统工作环境或参数的变动，可能导致系统 不稳定，因此，我们除要求系统稳定外，还要求其 具有一定的稳定裕量。
2．准确性 系统的准确性是用稳态误差来衡量的，稳态误差
是指系统过渡到新的平衡工作状态以后，或系统对 抗干扰重新恢复平衡后最终保持的精度。稳态误差 与控制系统的结构及参数，输入信号形式有关。
2
3．快速性 动态过程是指控制系统的被控量在输入信号作
用下随时间变化的全过程，衡量系统快速性的品质 好坏常采用单位阶跃信号作用下动态过程中的超调 量，过渡过程时间等性能指标。
对不同的被控对象，系统对稳、准、快的要求 有所侧重。例如，随动系统对快要求较高。同一系 统稳、准、快是相互制约的。过分提高响应动作的 快速性，可能会导致系统的强烈振荡；而过分追求 系统的平稳性，又可能使系统反映迟钝，控制过程 拖长，最终导致控制精度也变差。如何分析与解决 这些矛盾，是自动控制理论研究的重要内容。
对自动控制系统的基本要求
自动控制系统的关键要求
自动控制系统在现代工业生产中扮演着至关重要的角色。
为了确
保系统的稳定性，提高生产效率，我们有必要对自动控制系统的基本
要求有一个清晰的认识。
首先，自动控制系统要求具备高度的可靠性
和可用性。
这意味着在系统的设计、实施和运行过程中，应该充分考
虑到各种可能的故障和异常情况，并采取相应的措施来保证系统的稳
定性和连续性。
其次，自动控制系统要求具备高度的灵活性和适应性。
现代生产环境的复杂性和多变性要求自动控制系统能够快速适应各种
生产需求和生产环境的变化，能够进行灵活的控制和调整。
此外，自
动控制系统还应该具备高度的可扩展性，可以方便地进行系统升级和
扩展，以适应不断变化的生产需求。
最后，自动控制系统要求具备高
度的智能化和自主化。
现代生产需要大量的数据处理和分析，自动控
制系统应该能够智能地进行数据采集、挖掘和分析，能够自主地进行
决策和控制。
只有具备了智能化和自主化的特点，自动控制系统才能
真正发挥作用，提高生产效率，降低生产成本，促进企业的可持续发展。
第2章 自动控制系统的性能指标及要求
3. 等幅振荡过程 被控变量在给定值附近来回波动，且波动幅度保持不变， 这种情况称为等幅振荡过程，如图2-4（c）所示。 4. 发散振荡过程 被控变量来回波动，且波动幅度逐渐变大，即偏离给定值 越来越远，这种情况称为发散振荡过程，如图2-4（d）所示。
图2-4 过渡过程的几种基本形式
2.4 自动控制系统的性能指标
在随动控制系统中，通常用超调量来描述被控变量偏 离给定值最大程度。在图2-5中超调量用B来表示。从图中 可以看出，超调量B是第一个峰值A与新稳定值C之差，即 B=A－C。
如果系统的新稳定值等于给定值，那么最大偏差A也 就与超调量B相等了。一般超调量以百分数表示，即
B 100% C
(2-2)
指标采用偏差积分性能指标的形式。 下列公式中，式中，J为目标函数值；e为动态偏差。
J f (e, t )dt
0
(2-5)
通常采用4种表达形式：
（1）偏差积分（IE）
f (e, t ) e, J edt
0
(2-6) (2-7)
（2）平方偏差积分（ISE）
f (e, t ) e 2 , J e 2 dt
图2-1 控制系统动态过程曲线
图2-2 控制系统动态过程
由于被控对象的具体情况不同，各系统对稳、快、准 的要求应有所侧重。而且同一个系统，稳、快、准的要求 是相互制约的。提高动态过程的快速性，可能会引起系统 的剧烈振荡，改善系统的平稳性，控制过程又可能很迟缓 ，甚至会使系统的稳态精度很差。分析和解决这些矛盾， 将是自动控制理论学科讨论的重要内容。
稳定是控制系统能够运行的首要条件，因此只有当 动态过程收敛时，研究系统的动态性能才有意义。控制 系统的过渡过程是衡量控制性能的依据。由于在多数情 况下，都希望得到衰减振荡过程，所以取衰减振荡的过 渡过程形式来讨论控制系统的性能指标。通常在阶跃函 数作用下，测定或计算系统的动态性能。一般认为，阶 跃输入对系统来说是最严峻的工作状态。如果系统在阶 跃函数作用下的动态性能满足要求，那么系统在其它形 式的函数作用下，其动态性能也是令人满意的。
对自动控制系统的最基本要求
对自动控制系统的最基本要求自动控制系统是一种能够自动地进行控制和调节的系统，它能够通过传感器和执行器的配合来实现对控制对象的精确控制。
在设计和应用自动控制系统时，有一些最基本的要求必须被满足。
以下是对自动控制系统的最基本要求的详细说明：1. 稳定性要求：自动控制系统的最基本要求之一是稳定性。
在控制系统中，稳定性表示当受控变量受到扰动时，控制系统能够快速地调整自身状态，以保持受控变量的稳定，以及防止系统失控。
因此，控制系统的设计必须考虑到系统的稳定性，以保证系统能够在受到扰动时仍能够保持稳定。
2. 精度要求：自动控制系统的另一个重要要求是精度。
这意味着控制系统必须能够精确地控制受控变量，以满足系统的要求。
例如，一个温度控制系统必须能够精确地控制温度，以保证温度在所需范围内波动。
3. 可靠性要求：一个自动控制系统必须具有足够的可靠性，以保证系统在长时间运行中不会出现故障。
这需要在系统的设计和实施中考虑到各种因素，如系统的鲁棒性、系统的冗余以及可靠的传感器和执行器的选择。
4. 灵敏度要求：一个自动控制系统必须具有足够的灵敏度，以便能够及时检测和响应受控变量的变化。
这是通过选择合适的传感器和执行器以及设计灵敏的控制算法来实现的。
5. 可调性要求：自动控制系统必须具有一定的可调性，以便能够根据不同的应用场景和要求进行适应性调整。
这需要设计灵活的控制算法以及可调节的参数和控制信号。
6. 实时性要求：自动控制系统必须能够快速地响应控制信号，并能够在实时性要求较高的应用场景中满足实时性要求。
这需要设计高速和实时的控制算法以及优化的控制器结构。
总之，对于自动控制系统，稳定性、精度、可靠性、灵敏度、可调性和实时性都是非常重要的基本要求。
通过满足这些要求，可以保证自动控制系统能够及时、准确、可靠地控制受控变量，以满足系统的要求。
2020年智慧树知道网课《自动控制理论(哈尔滨工程大学)》课后章节测试答案
第一章测试1【单选题】(2分)对自动控制系统的基本要求是（）、快速性、准确性。
（）是保证控制系统正常工作的先决条件。
A.稳定性；准确性B.稳态误差；快速性C.稳态性能；稳定性D.稳定性；稳定性2【单选题】(2分)传递函数只适用于单输入单输出（）系统。
A.线性定常；B.线性时变；C.非线性定常；D.非线性时变。
3【单选题】(2分)从元器件职能看热水器水温控制系统，蒸汽阀门是（）元件，温度传感器是（）元件。
A.执行，比较。
B.执行，测量；C.比较，给定；D.放大，测量；4【单选题】(2分)扰动控制技术只适用于（）的场合。
A.扰动可知的B.扰动未知C.系统参数已知的D.扰动可以测量5【单选题】(2分)闭环控制又称为（）。
A.前馈控制B.黑箱控制C.反馈控制D.补偿控制6【单选题】(2分)下列不属于自动控制系统基本控制方式的是（）。
A.闭环控制B.程序控制C.复合控制D.开环控制7【判断题】(2分)同一物理系统，当输入输出变量不同时，描述系统传递函数的分母可能不同。
A.错B.对8【判断题】(2分)复合控制有两种基本形式，按输入补偿的复合控制和按扰动补偿的复合控制。
A.错B.对9【判断题】(2分)相比开环直流电动机转速系统，闭环直流电动机转速系统成本高、结构复杂，但抗干扰能力强。
自动控制原理试题
试题三一、填空题（每空 1 分，共20分）1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即： 、快速性和 。
2、控制系统的 称为传递函数。
一阶系统传函标准形式是 ，二阶系统传函标准形式是 。
3、在经典控制理论中，可采用 、根轨迹法或 等方法判断线性控制系统稳定性。
4、控制系统的数学模型，取决于系统 和 , 与外作用及初始条件无关。
5、线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为 ，横坐标为 。
6、奈奎斯特稳定判据中，Z = P - R ，其中P 是指 ，Z 是指 ，R 指 。
7、在二阶系统的单位阶跃响应图中，s t 定义为 。
%σ是 。
8、PI 控制规律的时域表达式是 。
P I D 控制规律的传递函数表达式是 。
9、设系统的开环传递函数为12(1)(1)Ks T s T s ++，则其开环幅频特性为 ，相频特性为 。
二、判断选择题(每题2分，共 16分)1、关于线性系统稳态误差，正确的说法是：( )A 、 一型系统在跟踪斜坡输入信号时无误差 ；B 、 稳态误差计算的通用公式是20()lim 1()()ss s s R s e G s H s →=+；C 、 增大系统开环增益K 可以减小稳态误差；D 、 增加积分环节可以消除稳态误差，而且不会影响系统稳定性。
2、适合应用传递函数描述的系统是 ( )。
A 、单输入，单输出的线性定常系统；B 、单输入，单输出的线性时变系统；C 、单输入，单输出的定常系统；D 、非线性系统。
3、若某负反馈控制系统的开环传递函数为5(1)s s +，则该系统的闭环特征方程为 ( )。
A 、(1)0s s +=B 、 (1)50s s ++=C 、(1)10s s ++=D 、与是否为单位反馈系统有关4、非单位负反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，当输入信号为R(S)，则从输入端定义的误差E(S)为 ( )A 、 ()()()E S R S G S =⋅B 、()()()()E S R S G S H S =⋅⋅C 、()()()()E S R S G S H S =⋅-D 、()()()()E S R S G S H S =- 5、已知下列负反馈系统的开环传递函数，应画零度根轨迹的是 ( )。
中南大学自动控制原理期末试卷
一、填空题（每空 1 分，共20分）1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即： 、快速性和 。
2、控制系统的 称为传递函数。
一阶系统传函标准形式是 ，二阶系统传函标准形式是 。
3、在经典控制理论中，可采用 、根轨迹法或 等方法判断线性控制系统稳定性。
4、控制系统的数学模型，取决于系统 和 , 与外作用及初始条件无关。
5、线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为 ，横坐标为 。
6、奈奎斯特稳定判据中，Z = P - R ，其中P 是指 ，Z 是指 ，R 指 。
7、在二阶系统的单位阶跃响应图中，s t 定义为 。
%σ是 。
8、PI 控制规律的时域表达式是 。
P I D 控制规律的传递函数表达式是 。
9、设系统的开环传递函数为12(1)(1)Ks T s T s ++，则其开环幅频特性为 ，相频特性为 。
二、判断选择题(每题2分，共 16分)1、关于线性系统稳态误差，正确的说法是：( )A 、 一型系统在跟踪斜坡输入信号时无误差 ；B 、 稳态误差计算的通用公式是20()lim 1()()ss s s R s e G s H s →=+；C 、 增大系统开环增益K 可以减小稳态误差；D 、 增加积分环节可以消除稳态误差，而且不会影响系统稳定性。
2、适合应用传递函数描述的系统是 ( )。
A 、单输入，单输出的线性定常系统；B 、单输入，单输出的线性时变系统；C 、单输入，单输出的定常系统；D 、非线性系统。
3、若某负反馈控制系统的开环传递函数为5(1)s s +，则该系统的闭环特征方程为 ( )。
A 、(1)0s s +=B 、 (1)50s s ++=C 、(1)10s s ++=D 、与是否为单位反馈系统有关4、非单位负反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，当输入信号为R(S)，则从输入端定义的误差E(S)为 ( )A 、 ()()()E S R S G S =⋅B 、()()()()E S R S G S H S =⋅⋅C 、()()()()E S R S G S H S =⋅-D 、()()()()E S R S G S H S =- 5、已知下列负反馈系统的开环传递函数，应画零度根轨迹的是 ( )。
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一、填空题（每空 1 分，共15分）
1、对于自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面，即：、和，其中最基本的要求是。
2、若某单位负反馈控制系统的前向传递函数为 ，则该系统的开环传递函数为。
3、能表达控制系统各变量之间关系的数学表达式或表示方法，叫系统的数学模型，在古典控制理论中系统数学模型有、等。
C、会使系统的根轨迹向s平面的左方弯曲或移动；
D、可增加系统的稳定裕度。
9、开环对数幅频特性的低频段决定来自系统的( )。A、稳态精度 B、稳定裕度C、抗干扰性能 D、快速性
10、下列系统中属于不稳定的系统是( )。
A、闭环极点为 的系统B、闭环特征方程为 的系统
C、阶跃响应为 的系统D、脉冲响应为 的系统
其相应的传递函数为，由于积分环节的引入，可以改善系统的性能。
二、选择题（每题 2 分，共20分）
1、采用负反馈形式连接后，则( )
A、一定能使闭环系统稳定；B、系统动态性能一定会提高；
C、一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除；
D、需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能。
2、下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果( )。
4、传递函数是指在初始条件下、线性定常控制系统的
与之比。
5、设系统的开环传递函数为 ，则其开环幅频特性为，相频特性为。
6、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅值穿越频率 对应时域性能指标，它们反映了系统动态过程的。
二、选择题（每题 2 分，共20分）
1、关于传递函数，错误的说法是( )
4、 时，求系统由 产生的稳态误差 ；（4分）
5、确定 ，使干扰 对系统输出 无影响。（4分）
五、(共15分)已知某单位反馈系统的开环传递函数为 :
自动控制系统的基本要求
自动控制系统的基本要求一、自动控制系统的基本要求（1）自动控制系统的结构应牢固稳定，控制介质的流量、压力及其分布应符合设计要求，设备的运行状态要达到设计误差的要求。
（2）自动控制系统要具备可靠性，能够按照调节系统的要求，在正常情况和异常情况下，不受外界干扰，稳定地运行，并可以自动恢复正常运行状态。
（3）自动控制系统应具有良好的预测能力，具备调节系统，能够准确判断系统运行状态，根据测量信号和内部参数，对现场电气运行进行有效的调控。
（4）自动控制系统应具有良好的安全性，能够自检及时发现系统的故障，自动处理故障，降低系统故障发生的频率。
（5）自动控制系统应具有可操作性，要能够迅速地响应参数的改变，以适应系统的改进、变更要求，使调节系统更加灵活，受控物体的控制准确度更高。
（6）自动控制系统具有较高的节能效率，节能控制必须把系统的可调参数和控制不确定性配合到一起，就能够根据受控物体需求的变化，实时调整节能控制的参数，有效的实现节能。
（7）自动控制系统应具有可靠的信息处理功能，应能够正确地接收、处理外界信号，使受控物体运行在指定的工作状态。
（8）自动控制系统应具有可靠的远程控制和监测功能，可以根据控制中心的要求，通过网络，调节系统运行状态。
（9）自动控制系统应具有可靠的高精度度，以确保受控物体的控制准确，让受控物体的运行状态具有可控独立性和可自动控性。
（10）自动控制系统应具有高效能的信号处理能力，能够快速实时的采集、处理信号，快速灵敏地响应复杂的变化。
二、自动控制系统的安装需求（1）自动控制系统设备要安装在合理的位置，以免受潮湿、灰尘、振动、温度变化等影响，保证受控物体的稳定性。
（2）自动控制系统设备安装要符合要求，以便进行检查、保养及维护，确保系统可靠工作。
（3）自动控制系统应按照要求进行安装，并严格要求电源的绝缘、接线的安全及设备的稳定性。
（4）自动控制系统安装空调与紧固设备时，要求电缆、软管、连接件等应被正确安装，能够保证系统运行稳定可靠。
自动控制一般概念与基本要求
黄鹄号自复原动图控制的一般
华蘅芳
➢ 1866年，英国J.M. Gray设计出第一艘明轮驱 动的全自动蒸汽轮船“东方”号
自动控制的一般
3.2 劳斯-赫尔维茨稳定判据—第三章 ➢ 1877年，英国E.J. Routh提出根据
多项式的系数决定多项式在右半平 面的根的数目，从而将当时各种有 关稳定性的孤立的结论和非系统的 结果统一起来，开始建立有关动态 稳定性的系统理论。
自动控制的一般概念和基本要 求
自动控制的一般
第一章 自动控制的一般概念
1-1 自动控制的基本原理与方式 1-2 自动控制系统示例 1-3 自动控制系统的分类 1-4 对自动控制系统的基本要求 1-5 自动控制系统的分析与设计工具
2
自动控制的一般
1-1 自动控制的基本原理与方式
一.自动控制科学的发展
➢ 1770年，他利用离心式飞锤调速器构 建了蒸汽机的转速自动控制系统，此 系统在锅炉压力和负荷变化的条件下， 通过离心式调速器自动调节进气阀门 的开度，使蒸汽机转速维持在一定的 詹姆斯·瓦特 范围内。
7
自动控制的一般
转速自动控制原理
缺点：调速系统会出 现振荡问题，当振荡 过大时会造成系统的 不稳定。(稳态性能及 动态性能差，存在稳 态误差——第三章)
自动控制的一般
劳斯
14
➢ 1895年，瑞士A. Hurwitz在不了 解Routh工作的情况下，独立给出 了根据多项式的系数决定多项式的 根是否都具有负实部的另一种方法。
这两种判据实质是一样的，都是根 据特征方程的系数来判断高阶系统 的稳定性。
赫尔维茨
15
自动控制的一般
3.3 李雅普诺夫稳定判据—第九章 ➢ 1892年，俄国A.M.Lyapunov在其
机械工程自动控制系统的基本要求
机械工程自动控制系统的基本要求一、引言机械工程自动控制系统作为一种关键技术，广泛应用于各个领域，为生产和生活带来了巨大的便利和效益。
本文将从不同层次和角度来探讨机械工程自动控制系统的基本要求，包括技术要求、性能要求和安全要求等。
二、技术要求1. 控制精度要求机械工程自动控制系统的一个基本要求就是控制精度的要求。
控制精度的高低将直接影响到系统的稳定性和工作效果。
为了达到较高的控制精度，需要注意以下几个方面：•选用高精度的传感器和执行器•采用适当的控制算法和策略•合理设计控制系统的参数和结构•进行精确的系统校准和误差补偿2. 响应速度要求机械工程自动控制系统需要具备较高的响应速度，即能够快速地对外界信号进行反应并做出相应的控制。
为了提高响应速度，需要考虑以下几点：•减小信号传输和处理的延迟•选用快速响应的执行器和控制器•优化传感器和控制算法的设计•增强控制系统的实时性和并行处理能力3. 可靠性要求机械工程自动控制系统需要具备较高的可靠性，以保证系统的正常工作和长期稳定性。
为了提高可靠性，需要注意以下几点：•选用高品质的元器件和设备•进行全面的系统测试和质量控制•采用冗余设计和备份措施•配备合理的故障检测和自动修复机制三、性能要求1. 动态性能要求机械工程自动控制系统的动态性能是评价系统优劣的一个重要指标。
良好的动态性能能够使系统更加灵活、稳定和高效。
为了改善动态性能，需要考虑以下几个方面：•减小惯性和摩擦等负载干扰•优化控制环节和信号处理策略•提高执行器的控制精度和响应速度•设计合理的反馈和前馈控制环节2. 稳定性要求机械工程自动控制系统的稳定性是系统正常工作的基础。
在设计和运行过程中，需要注意以下几个方面：•控制系统的极点和零点应位于稳定区域•控制器的增益和相位裕度要合理选择•防止系统出现振荡和不稳定的现象•对系统进行定期的检测和调整3. 鲁棒性要求机械工程自动控制系统的鲁棒性是衡量系统抗干扰和模型不确定性能力的重要指标。
对自动控制系统的最基本要求
对自动控制系统的最基本要求1. 引言自动控制系统是现代工业化生产环节中重要的组成部分。
它将传感器、执行机构、控制器等多个元件结合在一起，通过一定的控制策略，实现对生产过程的稳定控制。
自动控制系统的应用范围非常广泛，涉及到了制造业、交通运输、能源消耗、环保治理等不同领域。
而要使得自动控制系统能够顺利地运行并实现预定的控制效果，就需要符合一些基本的要求。
2. 稳定性要求自动控制系统中最基本的要求是稳定性。
即使在外部干扰、负载变化等情况下，也要能够保持系统的稳定运行。
不稳定的自动控制系统不仅会导致生产异常，甚至可能会引发事故和安全事故。
稳定性要求需要从系统的多个方面进行考虑，例如控制器的可靠性、执行机构的动作范围、传感器的精度和准确性等。
3. 灵敏度要求灵敏度是自动控制系统的另一个基本要求。
在实际的生产过程中，系统不仅需要保持稳定运行，还需要及时响应外部因素的变化。
例如，当温度、湿度、压力等参数发生变化时，系统应当能够及时地自动地进行调节，使生产过程能够顺利进行。
对于某些高精度、高灵敏的自动控制系统，任何一点微小的波动都可能会对系统的性能产生影响，因此系统的灵敏度要求尤为重要。
4. 精度要求与稳定性和灵敏度要求相似，精度要求也是自动控制系统的基本要求之一。
无论是机械、电气、控制系统还是其他领域的自动控制系统，都需要符合一定的精度要求，以确保其正常的运行。
例如，工业生产的自动控制系统需要保证产品的精度和稳定性，否则不合格产品甚至产品提前报废的情况就经常会出现。
而在公共事业领域，如交通、电力、通信等，自动控制系统的精度要求同样非常重要，这关系到大众生活中的公共安全。
5. 协调要求自动控制系统的协调性也是重要的考虑因素之一。
在自动控制系统中，通常需要多个机械、电气、传感器元件进行协调工作。
如果各个元件之间没有良好的协调性，则可能影响系统的工作效率和准确性。
因此，在自动控制系统的设计和运行中，需要特别注意各个元件之间的协调性，以确保系统的正常运行。
对自动控制系统的最基本要求
对自动控制系统的最基本要求
1.稳定性要求：自动控制系统中，系统的稳定性是最基本的要求之一。
系统的稳定性要求系统输出在一定时间内达到稳态，并且不发生不可控制的波动。
为了保证系统的稳定性，需要对系统进行合理的设计和控制参数的调整。
2. 可靠性要求：自动控制系统是一种高可靠性的系统，其运行过程中不能出现故障。
因此，要求系统在各种不同的工作环境下都能够正常工作。
要实现这个目标，需要对系统进行充分的考虑和设计，以保证系统的可靠性。
3. 灵活性要求：自动控制系统应该具有一定的灵活性，以满足不同的需求。
灵活性要求系统能够适应不同的工作环境和工作模式，使得系统能够具有更好的适应性和应用性。
4. 精度要求：自动控制系统的精度是非常关键的，其输出结果需要达到一定的精度和准确性。
这需要系统具有高质量的传感器和执行器，并且能够进行精确的数据处理和控制。
5. 维护性要求：自动控制系统在运行过程中需要进行维护和修理。
维护性要求系统能够方便进行维护和修理，并且能够快速定位故障，以确保系统的正常运行。
总之，对自动控制系统的最基本要求是稳定性、可靠性、灵活性、精度和维护性。
只有在这些方面都具备了良好的性能，系统才能够正常工作，并为各种不同的应用提供有效的支持。
- 1 -。
1.3 自动控制系统的方案确定与运行解析
1 仪表基本误差 100 % 1.0% 100 0
测温范围为0～40℃的仪表，其基本误差为：
1 仪表基本误差 100 % 2.5% 40 0
仪表的精确度是按国家统一规定的允许误差大小 划分成几个等级。某一类仪表的允许误差是指在规 定的正常情况下，这类仪表所允许具有的最大的仪 表基本误差。如精度等级为1.5级的仪表，其允许 误差不超过1.5%。 常用仪表的精度等级有0.35、1.0、1.5、2.5等。 0.35级以下的仪表可以当作标准仪表。仪表的精度 等级常以圆圈内的数字标在仪表的面盘上或写在说 明书里，如1.0级仪表以1.0表示。
把相同的两个压力表，都通入同样的微小压力，其中一只表 的指针不动，另一只表的指针转动，那么后者比前者要灵敏。 灵敏度越高，越能感觉被测参数的微小变化。
2）灵敏限
仪表的灵敏限是指能引起仪表指针发生动作的被 测参数变化的最小限度，也称灵敏度界限或分辨力。 仪表的精确度越高，灵敏度越高，灵敏限就越小； 但灵敏度高的仪表，易受噪声、振动等外界条件的 影响而使精确度降低。因此，应在仪表的灵敏度和 精度之间加以协调。
3.自动化仪表的选择
Hale Waihona Puke 1、确定仪表的种类 2、考虑仪表的控制规律 3、根据是否要求自动记录与指示等功能 来确定仪表的类型 4、应考虑仪表的量程、精度等级及其它 方面的具体要求 5、最后确定所需仪表的具体方案。
1.3.2控制设备的选择
1.自动化仪表的分类
自动化仪表和元件按其功能不同，大致可分为检 测仪表、显示仪表、控制仪表和执行器四类。按其 结构不同可分为基地式仪表和单元组合式仪表两大 类。
基地式仪表一般以指示或记录仪表为主体，附带 将控制系统中的其余部分(常见的是控制部分)也装在 仪表壳内，构成一个整体，使仪表具有指示、记录 和控制功能，这类仪表常用于简单的控制系统。 单元组合式仪表则是根据自动控制系统组成部分的 各种功能和要求，将整块仪表分为若干能独立完成某 项功能的典型单元（如变送单元、转换单元、运算单 元、给定单元、控制单元、辅助单元和执行单元等）， 各单元之间的联系都采用统一的标准信号（气动仪表 采用0.02～0.1MPa气压信号，电动仪表采用0～10mA 直流电信号）。
1.5 对自动控制系统性能的基本要求
1.5 对自动控制系统性能的基本要求
稳定性（长期稳定性）、准确性（精度）和快速性（相对稳定性）。
稳定性：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。
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。
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。
准确性：用稳态误差来表示。
如果在参考书如信号作用下，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。
由于被控对象具体情况的不同，各种系统对上述三方面性能
要求的侧重点也有所不同。
例如随动系统对快速性和稳态精度的要求较高，而恒值系统一般侧重于稳定性能和抗扰动的能力。
在同一个系统中，上述三方面的性能要求通常是相互制约的。
例如为了提高系统的动态响应的快速性和稳态精度，就需要增大系统的放大能力，而放大能力的增强，必然促使系统动态性能变差，甚至会使系统变为不稳定。
反之，若强调系统动态过程平稳性的要求，系统的放大倍数就应较小，从而导致系统稳态精度的降低和动态过程的缓慢。
由此可见，系统动态响应的快速性、高精度与动态稳定性之间是一对矛盾。
对自动控制系统的最基本要求
对自动控制系统的最基本要求一、引言自动控制系统是指通过传感器、执行器和控制器等组件实现对某个系统或过程的自动化管理和调节的一种系统。
在现代工业和生活中，自动控制系统扮演着重要的角色。
为了确保自动控制系统的稳定性、可靠性和高效性，我们需要对其进行一系列的基本要求。
二、稳定性要求稳定性是自动控制系统最基本的要求之一，它指的是在外界干扰和系统参数变化的情况下，系统能够保持稳定的工作状态。
为了满足稳定性要求，我们需要考虑以下几个方面：1. 系统响应速度系统响应速度是指系统从受到输入信号到输出信号达到稳定状态所需的时间。
较快的响应速度可以增强系统的稳定性，但过快的响应速度可能会导致系统震荡或不稳定。
因此，我们需要根据具体的应用场景来确定合适的响应速度。
2. 控制器设计控制器的设计是影响系统稳定性的关键因素之一。
合适的控制器设计可以有效地抑制系统的震荡和不稳定现象。
常用的控制器设计方法包括比例控制、积分控制和微分控制等。
3. 稳定性分析稳定性分析是评估系统稳定性的重要方法。
通过对系统的传递函数进行分析，可以得到系统的稳定性判据，如极点位置、根轨迹等。
在系统设计阶段，我们可以利用这些分析结果来优化系统结构，提高系统的稳定性。
三、可靠性要求可靠性是指自动控制系统在长时间运行过程中能够正常工作的能力。
为了满足可靠性要求，我们需要考虑以下几个方面：1. 组件可靠性自动控制系统由多个组件组成，包括传感器、执行器、控制器等。
这些组件的可靠性直接影响系统的整体可靠性。
因此，在选择和设计组件时，我们需要考虑其可靠性指标，如寿命、故障率等。
2. 故障检测与容错故障检测与容错是提高系统可靠性的重要手段。
通过在系统中引入故障检测机制和容错机制，可以及时发现和修复系统中的故障，提高系统的可靠性。
常用的故障检测与容错技术包括冗余设计、故障诊断和故障恢复等。
3. 系统维护与管理系统维护与管理是确保系统长期可靠运行的关键环节。
定期的维护和检修可以及时发现和解决系统中的问题，防止故障的发生和扩大。
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。
自动控制原理知到章节答案智慧树2023年潍坊科技学院
自动控制原理知到章节测试答案智慧树2023年最新潍坊科技学院第一章测试1.主要用来产生偏差的元件称为（）。
参考答案:比较元件2.开环控制系统和闭环控制系统结构上的主要区别是有无反馈。
( )参考答案:对3.稳定性是指控制系统动态过程的振荡倾向和系统能够恢复平稳状态的能力。
（）参考答案:对4.对自动控制系统的基本要求我们通常可以归结为三条，它们分别是（）。
参考答案:快速性;准确性;稳定性5.随动控制系统的分析与设计重点在于（）。
参考答案:抗干扰性;准确性第二章测试1.某环节的传递函数是，则该环节可看成由（）环节串联而组成。
参考答案:微分;比例;积分2.已知系统的微分方程为，则系统的传递函数是（）。
参考答案:3.某典型环节的传递函数是，则该环节是（）。
参考答案:惯性环节4.已知系统的单位阶跃响应函数是，则系统的传递函数是（）。
参考答案:5.梅逊公式主要用来（）。
参考答案:求系统的传递函数6.同一系统，不同输入信号和输出信号之间传递函数的特征方程相同。
（）参考答案:对7.不同的物理系统，若可以用同一个方框图表示，那么它们的（）。
参考答案:数学模型相同;输入与输出的变量不同;元件个数不同;环节数不同8.拉普拉斯变换的位移定理为L[f(t-τ0)=e-sF(τ0+S) 。
( )参考答案:错9.终值定理的数学表达式为（）。
参考答案:第三章测试1.开环传递函数G(s)H(s)=，当k增大时，闭环系统（）。
参考答案:快速性变好;稳定性变差2.系统的特征方程为则该系统稳定。
( )参考答案:对3.一般来说，系统增加积分环节，系统的稳定性将变差。
（）参考答案:对4.一阶系统的单位斜坡响应y（t）=（）。
参考答案:t-T+Te-t/T5.线性系统的动态响应与（）因素有关。
参考答案:输入信号;初始状态;系统本身的结构和参数6.当二阶系统特征方程的根为具有负实部的复数根时，系统的阻尼比为（）。
参考答案:0＜ζ＜17.已知单位反馈控制系统在阶跃函数作用下，稳态误差ess为常数，则此系统为（）。
自动控制期末复习题解析
答案来源说明：“胡”：自动控制原理简明简称（第二版）胡寿松；“黄”：自动控制原理及其应用第三版黄坚一．名词解释(本题共4小题，每小题3分，共12分)1.自动控制就是指在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使整个生产过程或设备自动地按预定规律运行，或使其某个参数按要求变化。
2. 自动控制系统（automatic control systems ）是在无人直接参与下可使生产过程或其他过程按期望规律或预定程序进行的控制系统。
自动控制系统是实现自动化的主要手段。
简称自控系统。
3.控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制。
（P2）4.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，即有被控量对控制过程的影响，这种控制称为闭环控制，相应的控制系统称为闭环控制系统。
（p2）5. 对于线性定常系统来说，当初始条件为零时，输出量拉氏变换之比叫做系统的传递函数。
6．峰值时间p t ：响应超过)(∞c 达到第一个峰值的时间。
（p t 指系统相应从零开始，第一次达到峰值所需的时间,P42）7．调节时间s t ：在)(t c 曲线的)(∞c 附近，取其%5%2±±或称为误差带，或叫允许误差，用∆表示。
s t 是响应曲线c (t )达到并不再超出其误差带的最小时间。
（s t 指系统响应从零开始，达到并保持在稳态值的%5%2±±或误差范围内，即相应进入并保持在%5%2±±或误差带之内所需的时间,P43）8.超调量%σ：响应的最大值max c 超过)(∞c 的百分数。
即)()(%max ∞∞-=c c c σ*100%。
超调量指系统响应超出稳态值的最大偏离量占稳态值的百分比，即（p43）9．稳态误差ss e ：对于单位反馈系统，当∞→t 时，系统响应的实际值与期望值（即输入量）之差： )]()([lim t c t r e t ss -=∞→)(lim t e t ∞→=。
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合
制与设计
自动控制的一般概念 >>自动控制的基本原理与方式
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1.3 反馈控制原理
定义：反馈控制是这样一种控制过程，它能够在存 在扰动的情况下，力图减小系统的输出量与参考输 入量（也称参据量）（或者任意变化的希望的状态） 之间的偏差，而且其工作正是基于这一偏差基础之 上的。
※ 1934年，Hezen提出了用于位置控制系统的伺服机构的概念, 讨论了可以精确跟踪变化的输入信号的机电伺服机构。
自动控制的一般概念 >>自动控制的基本原制系统提供了一种可 行方法，Evans提出并完善了根轨迹法。
※20世纪50年代末，控制系统设计问题的重点从设计许多可 行系统中的一种系统，转到设计在某种意义上的最佳系统。
反馈控制系统是一种能对输出量与参考输入量进行比 较，并力图保持两者之间的既定关系的系统，它利用 输出量与输入量的偏差来进行控制。
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图1-1 热力系统的人工反馈控制
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图1-2 热力系统的自动反馈控制
自动控制的一般概念>>自动控制系统示例
自动控制的一般概念>>自动控制系统示例
＋U
电＋ 位 器
功率 放大器
电动机
测 ＋速
发 电 机
图1-3 直流电动机速度自动控制的原理结构图
当电源变化、负载变化等引起转速变化，称为扰 动。电动机被称为被控对象，转速称为被控量， 当电动机受到扰动后，转速（被控量）发生变化， 经测量元件（测速发电机）将转速信号（又称为 反馈信号）反馈到控制器（功率放大器），使控 制器的输出（称为控制量）发生相应的变化，从 而可以自动地保持转速不变或使偏差保持在允许 的范围内。
经典控制理论
现代控制理论
研究对象 描述方法 研究办法
线性定常系统 （单输入、单输出）
传递函数 （输入、输出描述）
根轨迹法和频率法
线性、非线性、定常、 时变系统
（多输入、多输出） 向量空间
（状态空间描述）
状态空间法
研究目标
系统分析及给定输入、 揭示系统的内在规律，实
输出情况下的系统综 现在一定意义下的最优控
图纸
程序
微型 计算机
指令
放大器
执行机构
工作机 床
切削刀 具
位移
图1-4 微型计算机控制机床（开环系统）
自动控制的一般概念>>自动控制系统的分类
系统每一个输入信号，必有一个固定的工作状态和一个系 统的输出量与之相对应，但是不具有修正由于扰动而出现的 被控制量希望值与实际值之间误差的能力。例如，执行机构 步进电机出现失步，机床某部分未能准确地执行程序指令的 要求，切削刀具偏离了希望值，控制指令并不会相应地改变。
图纸
手
微型
计算机
放大器
执行机构
工作机 床
切削刀 具
位移
反馈测量元件
图1-5 微型计算机控制机床（闭环系统）
自动控制的一般概念>>自动控制系统的分类
自动控制的一般概念 >>自动控制的基本原理与方式
历史回顾
※ 18世纪，James Watt 为控制蒸汽机速度设计的离心调节器， 是自动控制领域的第一项重大成果。
※1922年，Minorsky研制出船舶操纵自动控制器，并证明了从 系统的微分方程确定系统的稳定性的方法。
※1932年，Nyquist提出了一种根据系统的开环频率响应(对稳 态正弦 输入)，确定闭环系统稳定性的方法。
※20世纪60年代，数字计算机的出现为复杂系统的基于时域分 析的现代控制理论提供了可能。
※从1960年到1980，确定性系统、随机系统的最佳控制，及复 杂系统的自适应和学习控制，都得到充分的研究。
※从1980年到现在，现代控制理论进展集中于鲁棒控制、H∞ 控制及其相关课题。
自动控制的一般概念 >>自动控制的基本原理与方式
自动控制的一般概念>>自动控制系统的分类
a、 按信号的传递路径来分 b、按系统输入信号的变化规律不同来分 c、按系统传输信号的性质来分 d、按描述系统的数学模型不同来分
自动控制的一般概念>>自动控制系统的分类
按信号的传递路径来分
1．开环控制系统 指系统的输出端与输入端不存在反馈回路，输出量对
系统的控制作用不发生影响的系统。如工业上使用的数 字程序控制机床，参见图1-3。
第一章 自动控制的一般概念
1 自动控制的基本原理与方式 2 自动控制系统示例 3 自动控制系统的分类 4 对自动控制系统的基本要求
自动控制的一般概念>>自动控制的基本原理与方式
1.1 自动控制技术及其应用
所谓自动控制，是指在没 有人直接参与的情况下，利用 外加的设备或装置（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 控量）自动地按照预定的规律 运行。
1.2 自动控制理论
• 古典控制理论
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。
• 现代控制理论
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。
自动控制的一般概念 >>自动控制的基本原理与方式
直流电动机速度自动控制的原理结构图如图1-1 所示。图中，电位器电压为输入信号。测速发电机 是电动机转速的测量元件，又称为变送元件（变送 器）。图1-1中，代表电动机转速变化的测速发电机 电压送到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，这就形成了电动 机转速自动控制系统。
开环系统结构简单，成本低廉，工作稳定。但开环控制不 能自动修正被控制量的误差、系统元件参数的变化以及外来 未知干扰都会影响系统精度的。
自动控制的一般概念>>自动控制系统的分类
2．闭环控制系统
系统输出信号与输入端之间存在反馈回路的系统，叫闭环
控制系统。闭环控制系统也叫反馈控制系统。“闭环”这个术语 的含义，就是应用反馈作用来减小系统误差如图1-4所示。