自动控制原理-第一章控制系统导论(1)

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自动控制原理简明教材胡寿松

自动控制原理简明教材胡寿松图书目录前言第一章控制系统导论1-1 自动控制的基本原理1-2 自动控制系统示例1-3 自动控制系统的分类1-4 自动控制系统的基本要求习题第二章控制系统的数学模型2-1 傅里叶变换与拉普拉斯变换2-2 控制系统的时域数学模型2-3 控制系统的复数域数学模型2-4 控制系统的结构图与信号流图2-5 数学模型的实验测定法习题第三章线性系统的时域分析法3-1 系统的时域性能指标3-2 一阶系统的时域分析3-3 二阶系统的时域分析3-4 高阶系统的时域分析3-5 线性系统的稳定性分析3-6 线性系统的稳态误差计算习题第四章线性系统的根轨迹法4-1 根轨迹法的基本概念4-2 常规根轨迹的绘制法则4-3 广义根轨迹4-4 系统性能的分析习题第五章线性系统的频域分析法5-1 频率特性5-2 典型环节与开环系统频率特性5-3 频域稳定判据5-4 频域稳定裕度5-5 闭环系统的频域性能指标习题第六章线性系统的校正方法6-1 系统的设计与校正问题6-2 常用校正装置及其特性6-3 串联校正6-4 反馈校正习题第七章线性离散系统的分析7-1 离散系统的基本概念7-2 信号的采样与保持7-3 ｚ变换理论7-4 离散系统的数学模型7-5 离散系统的稳定性与稳态误差7-6 离散系统的动态性能分析习题第八章非线性控制系统分析8-1 非线性控制系统概述8-2 常见非线性特性及其对系统运动的影响8-3 描述函数法习题。

第一章自动控制原理(1)(共59张PPT)

分类：正反馈和负反馈一定的给定值对应一定的输出量。
下面是非线性系统的一些例子：如步进电机，继电器开关。人类对控制系统的基本原理（反馈）早有认识，并利用它创造许多装置。 C 麦克斯韦首先解释了瓦特速度控制系统中出现的不稳定问题。
负反馈控制原理：利用反馈产生偏差，并利用低精度元件可组成高精度系统；
❖ 1786年，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。
5
瓦特
6
瓦特的蒸汽机
7
离心调速器工作原理
8
工作原理：进入蒸汽缸中的蒸汽量，可根据蒸汽机
的希望转速与实际转速的差值自动地进行调整。它的工作原理是：根据希望的转速，设置输入量(控制量) 。如果实际转速降低到希望的转速值以下，则调速器的离心力下降，从而使控制阀上升，进入蒸汽机的蒸汽量增加，于是蒸汽机转速随之增加，直至上升到希望的转速值时为止。反之，若蒸汽机的转速增加到超过希望的转速值，调速器的离心力便会增加，造成控制阀向下移动。这样就减少了进入蒸汽机的蒸汽量，蒸汽机的转速也就随之下降，直到下降至希望的转速时为止。
对于工作过程中受到的扰动或特性参数的变化无法自动补偿。。
28
主要特点：
输出不影响输入，对输出不需要测量，容易实现；
对构成系统的元部件精度要求高，只有元部件精度高，系统的精度才能高；
系统的稳定性不是主要问题
结构简单，成本低廉，多用于系统结构参数稳定和扰动信号较弱的场合
29
按扰动控制的开环控制方式：
❖ 闭环控制：为偏差控制，可以抑制内（系统参数变化）、外扰动（负载变化）对被控制量产生的影响，因此，控制精度高。但是结构复杂，成本高（价格成倍增加）；系统设计、分析麻烦。

自动控制原理(第一章)

说明
系统的元件信息的流向
第7页，共24页。
例2：人如何控制设备：温箱的温度控制
被控对象：温箱；被控量：温箱的温度；
测量元件：温度计
关键：利用温度偏差，减小偏差。
期温望度大脑

手
调压器恒温箱
实际温度
眼睛温度计
人工控制恒温箱的功能框图
第8页，共24页。
例3：电炉的自动控制系统
示例：直流电机调速系统
负
Ug
K
Ud M
载
第14页，共24页。
② 按干扰补偿的开环控制
第15页，共24页。
（3）复合控制
即按偏差的控制和按扰动的控制相结合的控制方式。按可测扰动补偿的复合控制
第16页，共24页。
1-2 自动控制系统示例
函数记录仪飞机-自动驾驶仪系统
电阻炉微型计算机温度控制系统锅炉液位控制系统
第23页，共24页。
谢谢大家
第24页，共24页。
第17页，共24页。
1-3 自动控制系统的分类
按控制方式分：按元件类型分：按系统功用分：按性能分：按给定值类型分：
第18页，共24页。
常见的几种自动控制系统 1）线性连续控制系统
线性指满足线性叠加原理；
连续指系统的输入量和输出量都是时间连续函数； a0d dn ntc(t)a1d dn nt 1 1c(t) an1d dc t(t)anc(t) b0d dm m tr(t)b1d dm m t 1 1r(t) bm1d dtr(t)bmr(t)
u1
u2
u
第9页，共24页。
放大元件执行机构
被控对象测量元件

孙炳达版《自动控制原理》第1章自动控制系统的基本概念-1

1.1 自动控制的基本方式
3、复合控制方式开环控制+闭环控制两种结构：按输入信号补偿按扰动信号补偿
1.1 自动控制的基本方式
4、控制方式比较 (1) 从系统组成结构看，开环控制方式简单，复合控制方式复杂，闭环控制方式介于两者间； (2) 从性能看，开环控制方式较差，闭环控制方式较好；复合控制方式最好；
+ 5 ΔU -5 功率放大器
1.1 自动控制的基本方式
方法一：人工控制眼（观察）脑（判断）手（操作）目的：减少或消除Δh
1.1 自动控制的基本方式
方法二：自动控制受控对象：水池；输出量：实际水位（h实）；输入量：要求水位（h要）；浮子——检测装置；控制电源——检测Δh，转变为电信号；电动机——执行机构；干扰输入量：对系统输出起反作用的输入量，例如功率放大器信号的飘移。
开环调速结构基础上引入一台测速发电机，作为检测系统输出量即电动机转速并转换为电压。反馈电压与给定电压比较 (相减)后，产生一偏差电压，经电压和功率放大器放大后去控制电动机的转速。当系统处于稳定运行状态时，电动机就以电位器滑动端给出的电压值所对应的希望转速运行。当系统受到某种干扰时(例如负载变大)，电动机的转速会发生变化(下降)，测速反馈电压跟着变化(变小)，由于给定电压值未变，偏差电压值发生变化(变大)，经放大后使电动机电枢电压变化(提高)，从而电动机转速也变化(上升)，以减小或消除由于干扰引起的转速偏差。
1.1 自动控制的基本方式
基本名词：
1 控制器：实现控制功能的装置； 2 被控对象：被控制的设备或机械； 3 被控量（输出量）：被控对象内要求自动控制的物理量； 4 输入量：影响系统输出量的外界输入，包括给定输入量和扰动输入量。

第一章控制系统导论

教学进程设计（含教学内容、教学设计、时间分配等）负反馈原理——构成闭环控制系统的核心把系统的输出信号引回输入端，与输入信号相比较，利用所得的偏差信号进行控制，达到减小偏差、消除偏差的目的。

负反馈控制系统的特点——按偏差控制的具有负反馈的闭环系统1）有反馈，信号流动构成闭回路。

2）按偏差进行控制。

对应的系统方框图为：由原理图画方块图的步骤：①看懂工作原理图，找出被控量、被控对象、给定量。

②从两头来，先画出给定量、被控对象和被控量。

③依原理图补上中间部分。

4.反馈控制系统的基本组成①测量元件：测量被控量②比较元件：产生偏差信号③放大元件：对偏差信号进行幅值、功率放大④执行机构：对被控对象施加作用⑤校正元件：改善系统性能⑥给定元件：给出输入信号5.自动控制系统的基本控制方式a.开环（信号单向流动）特点：简单、稳定、精度低。

b.闭环（信号有反向作用）特点：复杂、抗干扰能力强、精度高、有稳定性问题。

c.复合（前向联系、反向作用）特点：性能要求高时用之。

1-2 自动控制系统实例1.函数记录仪（P.7-8）2教学进程设计（含教学内容、教学设计、时间分配等）2.电阻炉微型计算机温度控制系统（P.8-9）3.锅炉液位控制系统（P.9-10）1-3自控系统的分类1.线性连续控制系统微分方程：)()()()()()()()(1111txtadttdxtadttxdtadttxdtacncnncnncn++++---=)()()()()()()()(1111txtbdttdxtbdttxdtbdttxdtbrmrnmrmmrm++++---式中)(txr——系统的输入量；)(txc——系统的输出量。

系数a0(t)，a1(t)……a n(t)，b0(t)，b1(t)……b m(t)是常数时，称为定常系统，随时间变化时，称为时变系统。

定常系统分为：恒值系统、随动系统和程序控制系统1）恒值控制系统恒值系统的给定量是恒定不变的，如恒速、恒温、恒压等自动控制系统，这种系统的输出量也应是恒定不变的。

自动控制原理第一章控制系统导论

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1-1 自动控制的基本原理
11
一、基本概念
[自动控制]
12
[自动控制理论]
研究自动控制共同规律的技术科学。 [自动控制系统]
由被控对象和自动控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机的整体，称为自动控制系统。
13
二、反馈控制基本原理
反馈：取出输出量送回到输入端，并与输入
信号相比较产生偏差信号的过程。
14
[反馈控制原理]
在反馈控制系统中，控制装置对被控对象施
加控制作用，是取自被控量的反馈信息，用来不
断修正被控量与输入量之间的偏差，从而实现对
被控对象进行控制的任务，即反馈控制原理。反馈控制本质是按偏差进行控制的过程。
15
三、反馈控制系统的基本组成控制系统的组成：输入部分、控制系统部分和输出部分。
6
《自动控制原理》主要内容
第一章第二章第三章第四章第五章第六章控制系统导论控制系统的数学模型线性系统的时域分析法线性系统的根轨迹法线性系统的频域分析法线性系统的校正方法
第七章
第八章
线性离散系统的分析[MATLAB工具]
非线性控制系统分析
《自动控制原理》参考教材
1. 2. 3. 4. 《自动控制原理简明教程》
输出信号——系统的控制结果，反映了被控对象的运行状态。
17
例1：A.温度——人工控制
温度计
炉子电热丝调压器
220
18
温度计
控制目标：
炉子的温度恒定在期望的数值上。
220
炉子电热丝调压器
输入信号（期望炉温）
脑（计算、比较）
放大、执行（手臂、手）测量（眼睛）

《自动控制原理》第一章-自动控制原理精选全文完整版

● 放大环节：由于经过计算机处理的信号通常是标准化的弱信号，不能驱动被控对象，因此需要加以放大。放大环节的输出必须有足够的能量，一般需要幅值的放大和功率的放大，才能实现驱动能力。
● 执行环节：其作用是产生控制量，直接推动被控对象的控制量发生变化。如电动机、调节阀门等就是执行元件。
常用的名词术语
1.稳定性
一个控制系统能正常工作的首要条件。稳定系统：当系统受到外部干扰后，输出会偏离正常工作状态，但是当干扰消失后，系统能够回复到原来的工作状态，系统的输出不产生上述等幅振荡、发散振荡或单调增长运动。
2.动态性能指标
反映控制系统输出信号跟随输入信号的变化情况。当系统输入信号为阶跃函数时，其输出信号称为阶跃响应。
时，线性系统的输出量也增大或缩小相同倍数。
即若系统的输入为 r(t) 时，对应的输出为 y(t)，则
当输入量为 Kr(t)时，输出量为 Ky(t) 。
（2）非线性系统
● 特点：系统某一环节具有非线性特性，不满足叠加原理。 ● 典型的非线性特性：继电器特性、死区特性、饱和特性、
间隙特性等。
图1-5 典型的非线性特性
对被控对象的控制作用，实现控制任务。
图1-3 闭环控制系统原理框图
Hale Waihona Puke (3)复合控制系统工作原理：闭环控制与开环控制相结合的一种自动控制系统。在闭环控制的基础上，附加一个正馈通道，对干扰信号进行补偿，以达到精确的控制效果。
图1-4 复合控制系统原理框图
2.按系统输入信号分类
（1）恒值控制系统系统的输入信号是某一恒定的常值，要求系统能够克服干扰的影响，使输出量在这一常值附近微小变化。
举例：连续生产过程中的恒温、恒压、恒速等自动控制系统。

自动控制原理[01][控制系统导论]

§1.1 自动控制的基本原理->反馈控制原理
反馈
反馈是输出量送回输入端，并与输入信号比较产生偏差信号的过程若偏差越来越小，称为负反馈；反之，称为正反馈反馈控制就是采用负反馈并利用偏差进行控制的过程由于引入了被控量的反馈信息，整个控制过程成为闭合过程，故反馈控制也称为闭环控制系统中必须配置具有人的眼睛（测量元件）、大脑（比较元件）和手臂（执行元件）功能的设备，以便对被控量进行连续测量、反馈和比较，并按偏差进行控制
• 水箱水位、电机调速
7
§1.3 自动控制系统的分类
从数学的角度：线性系统和非线性系统
线性系统
• 可用线性常微分方程(连续)和差分(离散)方程描述
dn d n 1 d a0 n ct a1 n 1 ct ... an 1 ct an ct dt dt dt dm d m 1 d b0 m r t b1 m 1 r t ... bm 1 r t bm r t dt dt dt
扰动
补偿器
输入 6
输出
被控对象
§1.3 自动控制系统的分类
从控制目的的角度：随动系统、程序控制系统和恒值系统
随动系统（伺服系统）
• 输入不确定——跟踪系统 • 使输出准确地跟踪输入 • 雷达，飞行的导弹
程序控制系统
• 输入有规律变化
• 数控加工
恒值系统（自动调整系统）
• 输入为定值，输出按一定精度保持在希望的数值上
输入量 4
控制装置
被控对象
输出量（被控量）
§1.1 自动控制的基本原理->基本控制方式
开环控制方式
控制系统的输出量对系统没有反馈控制作用(全自动洗衣机) 结构简单、造价低、精度低（没有抗干扰能力）系统输出量不参与控制系统结构图不形成闭合回路系统结构简单,不需检测被调量,输入输出一一对应控制精度取决于各组成环节的精度最适用于传递关系已知，对输出精度无要求,且不含扰动的场合；如系统起动、制动过程。自动售货机,洗衣机,数控机床，红绿灯转换系统中系统有扰动时只能靠人工操作, 使输出达到期望值

自动控制原理第一章胡寿松

第一章控制系统导论
※ 20世纪40年代，频率响应法为闭环控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。 ※ 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。
• 3. 准确性
– 稳态性能：稳态误差 – 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。
第一章控制系统导论
二、典型外作用
为了便于用统一的方法研究和比较控制系统的性能，通常选用几种确定性函数作为典型外作用，选择外作用的标准是：（1）这种函数在现场或实验室容易得到。
(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。线性系统的稳定性，通常由系统的结构决定，与外界因素无关。
第一章控制系统导论
• 2.快速性
– 动态性能:调节时间、上升时间 – 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。
一、对控制系统的基本要求可以归纳为三个字：
稳准快
1.4
1.2
1
0.8

自动控制原理各章知识精选全文完整版

⑴ 偏差、误差的概念
(s), (t) E(s), e(t) cdesired (t) c(t)
E(s) 1 (s)
H
G (s)
1
H
H
⑵ e(t) ets (t) ess (t)
暂态稳态
单位负反馈系统开环传函
r(t)
1 2
t2
时稳态误差
Ts 1 E(s) Ts 1 s3
e(t)
T
2. 运动方程式
确定输入量、输出量列写各元件运动方程消除中间变量化为标准形式
RL
u1
C u2
Fi
K
m
f
y
L
C
u1
u2
R
R1
u1
C
R2 u2
LC
d 2u2 dt 2
RC
du2 dt
u2
u1
m
d2y dt 2
f
dy dt
Ky
Fi
LC
d 2u2 dt 2
RC
du2 dt
u2
RC
du1 dt
tg1 1 2 cos1
p e 1 2 100 %
d. c(t) c() c() t ts
2%或5%
4 ts n
2%
3 ts n
5%
d. N : 振荡次数
N ts Td
Td
2 d
d n 1 2
tr , t p 评价响应速度
p , N 评价阻尼程度
ts
以分析，并将分析结果应用于工程系统的综合和自然界系统的改善。自动控制
毋需人直接参与，而是被控制量自动的按预定规律变化的控制过程。
4. 开环控制、闭环控制、反馈控制原理

第1章控制系统导论

1-1 自动控制的基本原理
人工控制的例子
示例——水池水位控制
人工控制
被控对象：水池被控量：水池的水位
观测实际水位，将期望的水位值与实际水位相比较，两者之差为偏差。根据偏差的大小和方向调节进水阀门的开度，即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，从而改变水池水位，使之与要求值保持一致。
1-1 自动控制的基本原理
2. 闭环控制
输出量与输入量之间有反馈回路，通过输入量与主反馈信号之间的偏差对输出量进行控制。系统的输出信号对控制作用有直接影响。
1-1 自动控制的基本原理
直流电动机转速闭环控制系统
uf Kf
Mc恒定：ur, ue u1 ua, n, ur 恒定：Mc, n
1.3 自动控制系统的分类
1-3 自动控制系统的分类
1.按信号流向划分（1）开环控制系统
信号流动由输入端到输出端单向流动。
（2）闭环控制系统若控制系统中信号除从输入端到输出端外,还有输出到
输入的反馈信号,则构成闭环控制系统,也称反馈控制系统,
1-3 自动控制系统的分类
2.按系统输入信号划分
（3）程序控制系统
系统的控制输入信号不是常值,而是事先确定的运动规律,编成程序装在输入装置中,即控制输入信号是事先确定的程序信号,控制的目的是使被控对象的被控量按照要求的程序动作。如数控车床就属此类系统。
1-3 自动控制系统的分类
3.线性系统和非线性系统
（1）线性系统
组成系统元器件的特性均为线性的,可用一个或一组线性微分方程来描述系统输入和输出之间关系。线性系统的主要特征是具有齐次性和
1-1 自动控制的基本原理
(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期望值之差。在单位反馈情况下,期望值就是系统控制输入信号的值, 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。

自动控制原理第一章

自动控制原理第一章一、自动控制系统的概念自动控制系统是指通过测量被控对象的状态或输出，并根据一定规律进行比较、判断及输出控制量的系统。

该系统可以根据实际需要分为闭环控制和开环控制两种方式。

闭环控制系统通过比较实际输出量和期望输出量之间的差异，自动调整控制量以使实际输出量达到期望值。

开环控制系统不考虑实际输出量与期望值之间的差异，只根据一定规律输出控制量。

二、自动控制系统的组成自动控制系统主要由被控对象、传感器、执行器、控制器和控制对象组成。

被控对象是需要被控制系统改变状态或输出的物理元件或过程。

传感器用于将被控对象的状态或输出转换为电信号。

执行器接收控制器输出的信号，并将其转换为被控对象状态或输出的改变。

控制器接收传感器输出的信号，并根据一定的算法对其进行处理和判断，然后输出控制信号。

控制对象是指需要控制的系统或过程。

三、自动控制系统的特点自动控制系统具有以下几个基本特点：1.反馈调节：通过传感器和执行器之间的反馈回路来实现系统的调节和稳定。

2.误差纠正：系统的输出与期望输出之间的差异会被控制器捕捉到，从而对控制信号进行修正。

3.自适应性：系统能够根据外部环境变化自动调整控制参数以适应不同工况要求。

4.稳定性：系统能够稳定工作，在一定误差范围内输出可控的状态或输出。

5.灵敏性：系统对输入信号的变化有较强的响应能力，能够及时调整控制量以保持系统稳定。

6.自动化程度高：系统能够自动地完成输入参量的检测、判决和输出控制信号的过程。

总结起来，自动控制原理第一章详细介绍了自动控制系统的概念、组成和基本特点。

了解自动控制系统的概念和特点对于深入理解后续章节的内容非常重要，为后续学习打下了良好的基础。

了解了自动控制系统的组成，可以更好地理解控制系统中各个组成部分的功能和相互关系。

同时，该章节还介绍了自动控制系统的特点，使我们对自动控制系统的工作原理和优势有了更深入的认识。

自动控制原理基本概念

第一章控制系统导论1、自动控制系统的组成：控制器、被控对象、反馈环节、给定装置等。

2、自动控制系统基本控制方式：开环控制、闭环控制和复合控制三种方式。

3、反馈是将检测出来的输出量送回到系统的输入端，并与输入量进行比较的过程。

反馈有正反馈和负反馈1pj(j=1,2,…,n)分别称为传递函数的零点和极点,K1称为传递函数的增益（或根轨迹增益）。

4、传递函数的概念适用于线性定常系统，传递函数的结构和各项系数包括常数项完全取决于系统本身结构；它是系统的动态数学模型，与输入信号的具体形式和大小无关，不反映系统的内部信息。

5、传递函数是在零初始条件下定义的。

但是，对输入量加于系统之前, 系统处于稳定工作状态的情况同样适用。

6、传递函数不能（能或不能）反映系统或元件的学科属性和物理性质。

物理性质和学科类别截然不同的系统可能（可能或不可能）具有完全相同的传递函数。

1345、二阶系统的阶跃响应性能定性分析可知，ωn 一定，ζ与系统性能的关系：0< ζ <1欠阻尼，衰减振荡；ζ＝1临界阻尼，单调上升；ζ >1过阻尼，单调上升；ζ =0无阻尼，等幅振荡。

6、二阶系统的阶跃响应性能定性分析可知，ωn 一定，ζ越大，平稳性越好，但是，上升速度越慢，快速性越差。

0.4＜ζ＜0.8，快速性和平稳性均较好。

7、二阶系统的阶跃响应性能定性分析可知，ζ一定时，ωn越大，上升速度和调节速度越快，且ωn 的变化不改变系统的平稳性。

7、二阶系统，阻尼比ζ越小，超调量越大，平稳性越差，调节时间ts长；ζ过大时，系统响应迟钝，调节时间ts也长，快速性差；ζ=0.7，调节时间最短，快速性最好，而超调量σ%<5%，平稳性也好，故称ζ891213.14那么其相应的瞬态分量持续时间较短。

对系统暂态性能的影响就小。

15、当某极点pj靠某零点zi很近，相应瞬态分量的系数就越小，极端情况下, 当pj和zi重合时，该零极点为偶极子，对系统的瞬态响应没有影响。

自动控制原理课程教案

自动控制原理课程教案第一章自动控制系统导论本章教学目标：1使学生掌握自动控制系统的相关概念2使学生理解和掌握自动控制的基本原理3使学生了解自动控制系统的分类和基本要求本章基本要求：1正确理解和掌握负反馈控制的原理2了解控制系统的组成与分类3能确定被控系统的被控对象，被控量和给定量，掌握根据原理图绘制系统方框图的方法。

本章各节的教学内容:1自动控制系统的基本原理2自动控制系统分类3对控制系统的基本要求4自动控制的发展简史5控制系统设计概论本章教学重点：1要求学生了解自动控制系统基本概念、基本变量、基本组成及工作原理2理解信息反馈的含义和作用，区别开环控制和闭环控制3绘制控制系统方框图本章教学内容的深化和拓宽：使学生了解更多工程实际中所用的控制系统，并深入了解它们的工作原理。

本章教学方式：采用工程实例和设疑方法引导学生用系统论，信息论观点分析广义系统的动态特征、信息流，理解信息反馈的作用。

绘制控制系统方框图。

在讲述控制理论发展史引入我国古代指南车和“二弹一星”特殊贡献科学家——钱学森在自动控制理论方面的成就，进行爱国主义和专业教育。

在讲述控制系统系统设计概论，引用转台转速控制和磁盘驱动读取系统的设计实例，强化设计训练。

本章教学过程中应注意的问题：本章概念较多，多举事例说明，以吸引学生的兴趣。

本章主要参考书目：《自动控制原理》吴秀华主编，中国水利水电出版社，2006年《自动控制原理》修订版，孙亮，北京工业大学出版社，2006 年《自动控制原理》胡寿松，北京航空航天大学，2006 年。

《自动控制原理》黄家英主编，东南大学出版社，1991年《自动控制原理》李友善主编，国防工业出版社，1989年《控制理论基础》王显正、陈正航主编，科学出版社，2000年第二章控制系统的数学模型本章教学目标：通过本章学习，使学生掌握不同域对应的不同种类的数学模型，学会系统微分方程和传递函数的求法，能绘制系统结构图和信号流图，会用结构图等效变换和梅森公式求系统的传递函数。

自动控制原理第一章绪论控制系统的一般概念

模糊控制神经网络
智能控制理论
遗传算法
温度计
炉子电热丝
调压器 220
自动控制
炉子热电偶 _ 电热丝 +
给定信号 _+
u
ub
ur
电压放大器
电动机
功率 +
放大器 _E
减速器调压器
220
二.自动控制要解决的基本问题
自动控制是使一个或一些被控制的物理量按照另一个物理量即控制量的变化而变化或保持恒定，一般地说如何使控制量按照给定量的变化规律变化，就是一个控制系统要解决的基本问题。
缺点：被控量可能出现振荡，甚至发散。
适用场合：系统元件参数变化和扰动无法预计的场合。
§3 反馈控制系统的组成
校正元件：基于偏差信号按一定函数规律产生供执行元件执行的控制命令对系统进行校正以改善系统的动态和静态性能
如：由放大器、电阻、电容组成的具有预定传递函数的电路。执行元件：也称执行器。用来执行校正元件产生的控制命令，以便
• 闭环控制(closed-loop control)
闭环控制工作原理：外部作用：
给定量：使 c跟踪r 干扰量：使 c偏离r
控制目的：排除干扰因素、影响、使被控量随给定量变化。
1)、有反馈，能够成闭回路是按偏差控制的、
2)、偏差信号起控制作用
具有负反馈的闭环系统
优点：具有自动修正被控制量出现偏离的能力，可以修正元件参数变化以及外界扰动引起的误差，控制精度高。
• 被控变量：简称被控量，指被控对象输出需按控制要求变化的物理量，在单输出系统中，也就是系统得输出量。
• 控制通道：控制变量通过被控对象（被控过程）到控制系统输出的通道。