自动控制的基本原理与方式

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胡寿松自动控制原理第五版_图文

• 随动系统（又称伺服系统）输入信号是预先不知道的随时间任意变化的函数，控制系统能使输出信号以任意高的精度跟随给定值的变化。主要强调跟随性。
• 程序控制系统输入信号是已知的、预先设定好的时间的函数。
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1-3 自动控制系统的分类
2.线性定常离散控制系统离散系统是指系统的某处或多处的信号为脉冲序列或数码形式，因而信号在时间上是离散的。连续系统经过采样开关的采样就可以转换成离散信号。离散系统用差分方程描述。
1954年第一台工业机器人 3
1-1 自动控制的基本原理与方式
汽车自动焊接生产线
月球车（月面巡视器）
4
1-1 自动控制的基本原理与方式
自动控制定义：在无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）自动地按预定的规律（给定量）运行。（强调控制的目的，自动的含义）
性的、时变的。这一时期的主要代表人物有庞特里亚
金、贝尔曼（Bellman），及卡尔曼（R.E.Kalman，
1930～）等人。庞特里亚金于1961年发表了极大值原
理；贝尔曼在1957年提出了动态规划原则；1959年，卡
尔曼和布西发表了关于线性滤波器和估计器的论文，即
所谓著名的卡尔曼滤波
7
1-1 自动控制的基本原理与方式
15
1-1 自动控制的基本原理与方式
闭环控制系统：通过反馈回路使系统构成闭环并按偏差的性质产生控制作用，以求减小或消除偏差(从而减小或消除误差)的控制系统。闭环控制系统的特点： 1. 系统对外部或内部干扰(如内部件参数变动)的影响不甚
敏感。 2. 出于采用反馈装置，导致设备增多，线路复杂。 3. 闭环系统存在稳定性问题。由于反馈通道的存在，对于

自动控制原理

（1）被控对象被控制的工艺设备、机器或生产过程。（水箱）（2）测量元件
其职能是测量被控制的物理量
（3）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（即参据量）。（4）比较元件把测量元件检测的被控量实际值与给定元件给出的参据量进行比较，求出它们之间的偏差。
（5）放大元件将比较元件给出的偏差进行放大，用来推动执行元件去控制被控对象。（7）控制器对控制对象产生控制作用的装臵称为控制器，有时也称为控制元件、调节器等。（6）校正元件亦称补偿元件，它是结构或参数便于调整的元件，用串联或反馈的方式连接在系统中，以改善系统性能。（8）执行元件直接作用于被控对象，使其被控量发生变化的元件称为执行元件（阀门）。
第一章自动控制的一般概念
1-1自动控制的基本控制原理与方式
1-2 基本控制方式 1-3 控制系统的类型 1-4 对控制系统的基本要求
1-1自动控制的基本控制原理与方式
一、自动控制基本术语 1、人工控制
2、自动控制
控制器
Q1
浮子
电位器
c
用水开关 SM
减速器电动机
Q2
if
（1）自动控制(automatic control)
（7）反馈控制系统(feedback control system) 通过测量、比较而得到偏差，由偏差产控制作用而使偏差消除或减少，使被控量趋近于要求值。又称为反馈控制系统。
二、自动控制理论的发展历史
1、胚胎萌芽期（1945年以前） • 十八世纪以后，蒸汽机的使用提出了调速稳定等问题 • 1765年俄国人波尔祖诺夫发明了锅炉水位调节器 • 1784年英国人瓦特发明了调速器，蒸汽机离心式调速器 • 1877年产生了古氏判据和劳斯稳定判据 • 十九世纪前半叶，动力使用了发电机、电动机促进了水利、水电站的遥控和程控的发展以及电压、电流的自动调节技术的发展 • 十九世纪末，二十世纪初，使用内燃机促进了飞机、汽车、船舶、机器制造业和石油工业的发展，产生了伺服控制和过程控制 • 二十世纪初第二次世界大战，军事工业发展很快。飞机、雷达、火炮上的伺服机构，总结了自动调节技术及反馈放大器技术，搭起了经典控制理论的架子，但还没有形成学科。

胡寿松《自动控制原理》(第7版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(第1~2章)【圣才出品】

第1章自动控制的一般概念1.1复习笔记本章内容主要是经典控制理论中一些基本的概念，一般不会单独考查。

一、自动控制的基本原理与方式1．反馈控制方式反馈控制方式的主要特点是：（1）闭环负反馈控制，即按偏差进行调节；（2）抗干扰性好，控制精度高；（3）系统参数应适当选择，否则可能不能正常工作。

2．开环控制方式开环控制方式可以分为按给定量控制和按扰动控制两种方式，其特点是：（1）无法通过偏差对输出进行调节；（2）抗干扰能力差，适用于精度要求不高或扰动较小的情况。

3．复合控制方式复合控制即开环控制和闭环控制相结合。

二、自动控制系统的分类根据系统性能可将自动控制系统按线性与非线性、连续和离散、定常和时变三个维度进行分类，本书主要介绍了线性连续控制系统、线性定常离散控制系统和非线性控制系统的性能分析。

三、对自动控制系统的基本要求1．基本要求的提法稳定性、快速性和准确性。

2．典型外作用（1）阶跃函数阶跃函数的数学表达式为：0,0(),0t f t R t <⎧⎪=⎨≥⎪⎩（2）斜坡函数斜坡函数的数学表达式为：0,0(),0t f t Rt t <⎧⎪=⎨≥⎪⎩（3）脉冲函数脉冲函数定义为：0000()lim [1()1()]t A f t t t t t →=--（4）正弦函数正弦函数的数学表达式为：f t A tωϕ=-()sin()式中，A为正弦函数的振幅；ω＝2πf为正弦函数的角频率；φ为初始相角。

1.2课后习题详解1-1图1-2-1是液位自动控制系统原理示意图。

在任意情况下，希望液面高度c维持不变，试说明系统工作原理并画出系统方块图。

图1-2-1液位自动控制系统原理图解：当Q1≠Q2时，液面高度的变化。

例如，c增加时，浮子升高，使电位器电刷下移，产生控制电压，驱动电动机通过减速器减小阀门开度，使进入水箱的流量减少。

反之，当c 减小时，则系统会自动增大阀门开度，加大流入水量，使液位升到给定高度c。

自动控制基本原理

自动控制基本原理自动控制是一种通过使用控制系统，以实现对某个过程或系统的稳定性、准确性和效率的控制的技术和方法。

在许多行业中，自动控制起着至关重要的作用，包括工业生产、交通运输、航天航空等领域。

本文将介绍自动控制的基本原理，包括反馈控制、开环控制、控制系统组成及其应用。

首先，了解反馈控制是理解自动控制基本原理的第一步。

反馈控制是一种基于系统输出与期望输出之间差异的控制方法。

控制系统通过测量系统输出，并将其与期望输出进行比较，然后通过调整输入来减小这个差异。

这样的反馈控制循环可以确保系统能够自动调整以实现所需的目标。

其次，开环控制是另一种常见的自动控制方式。

开环控制是在没有测量和反馈系统输出的情况下直接将输入应用到系统的控制方式。

尽管开环控制的实现相对简单，但它通常无法对系统的扰动和变化做出及时的调整。

因此，开环控制在一些确定性要求较低的简单应用中使用较多。

一个典型的控制系统可以由几个基本组成部分构成。

首先是传感器，用于测量系统的输出或影响系统的输入。

传感器将所测量的信号转换为电信号，并将其传送给控制器。

控制器接收传感器的输入信号，与期望输出进行比较，并产生相应的控制信号。

控制信号进一步传递给执行器，执行器改变系统的输入以实现所需输出。

自动控制的应用广泛。

在工业生产中，自动控制可以用来控制流程，如化工生产中的温度、压力和液位等。

在交通运输领域，自动控制可以用于车辆行驶控制系统，以实现自动驾驶和车辆稳定性控制。

在航天航空领域，自动控制可以保证航天器或飞机的稳定性和导航精度。

除此之外，自动控制还可以用于家居自动化、医疗设备、能源系统等领域。

自动控制基本原理的研究与应用对于提高生产效率、减少人力资源的浪费以及降低事故风险具有重要意义。

通过引入自动控制系统，可以大大提高系统的稳定性、精确性和可靠性。

然而，自动控制也面临一些挑战，如控制算法的设计、系统建模的复杂性以及对外部环境变化的鲁棒性等。

总结而言，自动控制基本原理包括反馈控制和开环控制两种方法。

自动控制原理知识点

第一节自动控制的基本方式一、两个定义：（1）自动控制：在没有人直接参与的情况卞，利用控制装置使某种设备、装置或生产过程中的某些物理屋或工作状态能自动地按照预定规律变化或数值运行的方法，称为自动控制。

（2）自动控制系统：由控制器（含测量元件）和被控对彖组成的有机整体。

或由相互关联、相互制约、相互影响的一些元部件组成的具有自动控制功能的有机整体。

称为自动控制系统。

在控制系统中，把影响系统输出量的外界输入量称为系统的输入量。

系统的输入屋，通常指两种：给定输入量和扰动输入量。

给定输入量，又常称为参考较输入量，它决定系统输出量的要求值或某种变化规律。

扰动输入量，又常称为干扰输入量，它是系统不希望但又客观存在的外部输入量，例如，电源电压的波动、环境温度的变化、电动机拖动负载的变化等，都是实际系统中存在的扰动输入量。

扰动输入量影响给定输入量对系统输出量的控制。

自动控制的基本方式二、基本控制方式（3种）1、开环控制方式⑴定义：控制系统的输出量对系统不产生作用的控制方式，称为开环控制方式。

具有这种控制方式的有机整体，称为开坏控制系统。

如果从系统的结构角度看，开环控制方式也可表达为，没有系统输出量反馈的控制方式。

⑵职能方框图任何开坏控制系统，从组成系统元部件的职能角度看，均可用下面的方框图表示。

2、闭坏控制方式（1）定义：系统输出量直接或间接地反馈到系统的输入端，参予了系统控制的方式,称为闭坏控制方式。

如果从系统的结构看，闭环控制方式也可表达为，有系统输出量反馈的控制方式。

自动控制的基本方式工作原理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，经电压和功率放人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（例如负载变人），电动机的转速会发生变化（下降），测速反馈扰动输入量输出量电压跟着变化（变小），由于给定电压值未变，偏差电压值发生变化（变人），经放人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），去减小或消除由于干扰引起的转速偏差。

自动控制的基本原理与方式

自动控制的基本原理与方式
自动控制的概念及应用反馈的控制原理反馈控制系统的基本组成
自动控制系统的基本控制方式
自动控制的概念及应用
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）自动地按照预定的程序运行。
自动控制系统的基本控制方式——复合控制方式
方式：把两者结合起来，对主要扰动采用适当补偿的装置实现按扰动控制，同时再组成反馈控制系统实现按偏差控制，以消除其余扰动产生的偏差。特点：系统的主要扰动已被补偿，反馈控制系统就比较容易被设计，：按偏差进行控制。
特点：减小或消除这个偏差作用：具有抑制任何内、外扰动对被控量产生影响的能力，有较高的控制精度。问题：系统使用的元件多、结构复杂，设计麻烦。
自动控制系统的基本控制方式——开环控制方式
方式：是指控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程。特点：是系统的输出量不会对系统的控制作用发生影响。设计简单。作用：可以按给定量控制，也可以按扰动控制。缺点：按扰动控制方式只适合扰动可测的场合，且一个补偿能力单一。
反馈控制定义
反馈——把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，称为反馈。分为负反馈和正反馈。反馈控制——就是采用负反馈并利用偏差进行控制的过程，而且，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，因此
反馈控制也称闭环控制。
反馈控制原理
反馈控制系统组成
测量元件：检测被控制的物理量，并将其转换为电量。
给定元件：给出与期望的被控量相对应的系统输入量。
比较元件：把测量元件检测的被控量实际值与给定元件给出的参据量进行比较，求出它们之间的偏差。放大元件：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被控对象。

自动控制系统的基本原理与技术

自动控制系统的基本原理与技术自动控制系统是一种能够自主调节、控制和监测的系统，广泛应用于各个领域，包括工业生产、交通运输、通信网络、航空航天等。

它通过感知、决策和执行三个步骤，实现对被控对象的精确控制。

在本文中，我们将介绍自动控制系统的基本原理与技术，并探讨其在现代社会中的应用。

一、自动控制系统的基本原理自动控制系统的基本原理可以总结为反馈控制和前馈控制两种方式。

1. 反馈控制反馈控制是根据被控对象的实际状态与期望状态之间的差异进行调整的一种控制方式。

它通过传感器获取被控对象的输出信号，并将其与预期输出进行对比。

差异信号经过控制器的处理后，通过执行器对被控对象的输入进行调整，使实际输出逐渐趋向于期望输出。

反馈控制可以实现对系统的稳定性和精确性的控制，常用于对动态系统的调节。

2. 前馈控制前馈控制是根据被控对象的输入信号与期望输入信号之间的差异进行调整的一种控制方式。

它通过控制器对期望输入信号进行处理，并将处理后的信号直接作用于被控对象的输入端，以抵消外部扰动对系统的影响。

前馈控制可以提前对系统进行补偿，有效地减小了反馈控制的误差，常用于对静态系统的调节。

二、自动控制系统的基本技术自动控制系统的实现涉及多种基本技术，包括传感器、控制器和执行器等。

1. 传感器传感器是自动控制系统中用于感知被控对象状态的装置。

它可以将物理量、化学量或其他特定量转化为电信号，并传输给控制器。

常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、光电传感器等。

传感器的准确性和响应速度直接影响着控制系统的性能。

2. 控制器控制器是自动控制系统中用于处理输入信号并生成控制信号的核心组件。

它根据传感器获取的信息和预设的控制策略，计算出对被控对象的调节量，并将调节信号发送给执行器。

常见的控制器有PID控制器、模糊控制器、模型预测控制器等。

控制器的设计和调节方法直接影响着控制系统的性能表现。

3. 执行器执行器是自动控制系统中用于执行控制信号的装置。

自动控制理论第四版夏德钤翁贻方版

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、自动控制技术及应用（1）什么是自动控制
无人直接参与利用外加设备或装置（控制器）使机器、设备或生产过程（被控对象）的某个工作状态或参数（被控量）自动按预定的规律运行
外作用
控制器
被控对象
被控量
（2）自动控制技术的应用
工业、农业、导航、核动力理和其它许多社会生活领域
（3）智能控制理论（发展方向）以控制论、信息论、仿生学为基础
3、反馈控制理论（1）自动控制系统
被控对象、控制器按一定的方式连接所组成的系统
最基本的连接方式是反馈方式，按该方式连接的系统称为反馈控制系统
（2）反馈控制原理控制器对被控对象施加的控制作用取自被控
量的反馈信息，用来不断修正被控量与输入量之间的偏差，从而对被控对象进行控制。
输入
输出
（电扇调档）
按扰动控制：利用可测量的扰动量，产生一种补偿作用，
（顺馈控制）以减少或抵消扰动对输出量的影响。
（3）复合控制方式按偏差控制与按扰动控制相结合
1-2 自动控制系统举例
飞机示意图
给定电位器
反馈电位器
给 θ0 定
装置
飞机方块图扰动
放大
舵机
器
反馈电位器
垂直陀螺仪
飞 θc 机
f (t) A Sin(t )
第二章控制系统的数学模型
1、线性连续控制系统用线性微分方程描述 P11 定常、时变
a0
d nc(t) dt n

a1
d n1c(t) dt n1

an1
dc(t) dt

an c(t )

1-1自动控制的基本原理与方式

文化娱乐、日常生活等都有应用。
2. 自动控制理论自动控制理论是研究自动控制技术的基础
理论，是理论性较强的工程学科。注重工程应
用，在专业术语上不是非常严谨的理论。经典控制理论现代控制理论
时间分界
20世纪60年代
达到完善
开始发展
数学工具
常微分方程传递函数
一阶微分方程组传递函数矩馈控制若出口热水温度偏低，温度控制器加大蒸汽阀门，热蒸汽流量增大，提供更多热量，
水温升到指定值，反之，控制器减小蒸汽阀门；
流量补偿当热水用量增大时，温度控制器加大蒸汽阀门，使热蒸汽流量增大，提供更多热量，
保持出水温度，反之，控制器减小蒸汽阀门；
(负)反馈控制，闭环控制。
书位置输入
眼睛
大脑
- 眼睛
手臂、手手位置输出
图1-1 人取书的反馈控制过程
+
u0 FD
CF
KZ
ia
-
△u -K uFD
uCF
ua
SM
+ -
n
uT
TG
+ -
图1-2 速度控制系统原理图
图1-2 缩写符号 FD 放大器 FangDa qi CF 触发器 ChuFa qi KZ 可控硅整流器 Kekonggui Zhengliu qi SM 伺服马达 Sifu Mada Sever Motor TG 测速发电机 Tachometer Generrator
1-1 自动控制的基本原理与方式
1. 自动控制的应用
自动控制：(P1,第一自然段)
通过控制器使被控对象或过程按照预定的规
律运行。输入 -
控制器
输出被控对象被控物理量

控制工程(自动控制)第二讲基本概念

执行元件：直接推动被控对象，使其被控量发生变化；校正元件：也叫补偿元件，它是结构或参数便于调整的元部件，用串联或反馈连接在系统中，以改善系统的性能。
自动控制系统基本控制方式

开环控制方式控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程，其特点是系统的输出量不会对系统的控制作用发生影响。
电炉
给定电压
-
+
热电偶
+
+ 电压放大功率放大
+
SM
220V ～
电阻丝
扰动给定电压热电偶电压放大功率放大伺服电动机减速器调压器电炉温度T
执行机构放大元件恒温箱自动控制系统方块图
被控对象测量元件
反馈控制系统组成
输入量比较元件串联补偿元件反馈补偿元件局部反馈比较元件放大元件执行元件
控制工程基础
主讲陈青林
本次课的主要内容

1、自动控制的基本概念 2、自动控制与自动控制系统 3、开环控制系统 4、△闭环控制系统 5、△闭环控制系统的组成与工作原理 6、自动控制系统的分类 7、△对自动控制系统的基本要求
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
3、程序控制系统
系统的输入量按预定规律随时间变化，要求被控量迅速、准确地加以复现。
其它分类方法

按时间概念分：定常系统、时变系统按输入输出信号的数量分：单输入单输出系统、多输入多输出系统按控制方式分：开环控制系统、闭环控制系统、复合控制系统按系统功用分类：温度控制系统、位置控制系统…… 按元件类型分类：机电系统、气动系统、液压系统、生物系统……

自动控制的原理及其应用

自动控制的原理及其应用1. 引言自动控制是一种基于控制理论、电子技术、计算机技术等多学科交叉的技术，通过对系统状态的监测和控制指令的发送，实现对机械、电子、化工等各种设备和系统的自动化运行和控制。

本文将介绍自动控制的基本原理以及其在不同领域的应用。

2. 自动控制的基本原理自动控制的基本原理可以总结为以下几个方面： 1. 传感器与执行器：传感器负责将所测量的物理量（如温度、压力、速度等）转化为电信号，而执行器则负责将电信号转化为相应的控制行为（如启动电机、调节阀门等）。

2. 控制器：控制器是自动控制系统的核心，负责接收传感器的信号，并对其进行处理和判断，最后输出控制信号给执行器。

常见的控制器包括比例控制器、积分控制器、微分控制器等。

3. 反馈控制：反馈控制是指将系统输出与期望输出进行比较，并根据比较结果对控制信号进行修正。

通过不断地进行反馈，系统能够更快地达到目标状态。

4. 开环控制：开环控制是指控制信号不依赖于系统输出的控制方式。

虽然开环控制简单，但无法对外部干扰和内部变化进行修正，容易导致系统偏离目标状态。

3. 自动控制的应用领域自动控制技术在各个领域都有广泛的应用，下面列举几个典型的应用领域：3.1 工业自动化工业自动化是自动控制技术最早应用的领域之一。

在工厂生产线上，自动控制系统可以实现对设备和流程的自动化控制，提高生产效率和产品质量。

例如，汽车生产线上的机器人可以自动完成车身焊接、喷漆等工序。

3.2 交通运输交通运输领域也是自动控制技术的应用领域之一。

自动驾驶技术在汽车、无人机等交通工具上的应用日益广泛，能够提高交通安全性，并减少交通事故发生率。

此外，交通信号灯、高速公路收费系统等也是自动控制的应用实例。

3.3 全自动化家居全自动化家居系统可以实现对家居设备的智能控制。

通过感应器、智能控制器和执行器的协同工作，可以实现灯光、温度、安防等方面的智能化控制。

例如，智能家居系统可以根据主人的离开时间自动关闭电器设备，实现节能和安全控制。

自动控制一般概念与基本要求

徐寿
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

自动控制原理的原理及应用

自动控制原理的原理及应用1. 前言自动控制原理是一门研究系统控制的学科，它通过对各种物理量进行感知、测量、比较和调整，实现对系统的自动化控制。

本文将介绍自动控制原理的基本原理和常见的应用。

2. 自动控制原理的基本原理自动控制原理是基于反馈原理的一种控制方法。

它通过传感器感知系统的实际状态，与期望状态进行比较，并根据比较结果调整系统的控制信号，使系统保持在期望状态。

自动控制原理的基本原理包括以下几个要素： - 传感器：用于感知系统的实际状态，并将其转化为电信号。

- 比较器：将传感器输出的实际状态与期望状态进行比较，产生误差信号。

- 控制器：根据误差信号调整控制信号，控制系统的行为。

- 执行器：根据控制信号执行相应的操作，调整系统参数。

3. 自动控制原理的应用自动控制原理广泛应用于各个领域，以下是几个常见的应用。

### 3.1 自动温度控制系统自动温度控制系统是自动控制原理的典型应用之一。

它通过感知室内的温度，并与设定的温度进行比较，调整空调或暖气的输出，使室内温度保持在设定的范围内。

自动温度控制系统包括以下几个组成部分：- 温度传感器：用于感知室内温度。

- 控制器：根据温度传感器的输出和设定的温度，调整空调或暖气的输出。

- 空调或暖气：根据控制器的输出调整制冷或加热效果。

3.2 自动流量控制系统自动流量控制系统用于实现对流体流量的自动控制。

它通过感知流体的流量并与设定的流量进行比较，调整阀门或泵的开度，使流体流量保持在设定的范围内。

自动流量控制系统包括以下几个组成部分： - 流量传感器：感知流体的流量。

- 控制器：根据流量传感器的输出和设定的流量，调整阀门或泵的开度。

- 阀门或泵：根据控制器的输出调整流体的流量。

3.3 自动化生产线自动化生产线是自动控制原理在制造业中的重要应用之一。

它通过传感器感知产品的状态，与期望状态进行比较，并根据比较结果调整机械臂、输送带等设备的运行，实现产品的自动化生产。

自动控制原理知识点

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、自动控制、系统、自动控制系统◎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（给定值）运行。

◎系统：是指按照某些规律结合在一起的物体（元部件）的组合，它们相互作用、相互依存，并能完成一定的任务。

◎自动控制系统：能够实现自动控制的系统就可称为自动控制系统，一般由控制装置和被控对象组成。

除被控对象外的其余部分统称为控制装置，它必须具备以下三种职能部件。

•测量元件：用以测量被控量或干扰量。

•比较元件：将被控量与给定值进行比较。

•执行元件：根据比较后的偏差，产生执行作用，去操纵被控对象。

参与控制的信号来自三条通道，即给定值、干扰量、被控量。

2、自动控制原理及其要解决的基本问题◎自动控制原理：是研究自动控制共同规律的技术科学。

而不是对某一过程或对象的具体控制实现（正如微积分是一种数学工具一样）。

◎解决的基本问题：•建模：建立系统数学模型（实际问题抽象，数学描述）•分析：分析控制系统的性能（稳定性、动/稳态性能）•综合：控制系统的综合与校正——控制器设计（方案选择、设计）3、自动控制原理研究的主要内容4、室温控制系统5、控制系统的基本组成◎被控对象：在自动化领域，被控制的装置、物理系统或过程称为被控对象（室内空气）。

◎控制装置：对控制对象产生控制作用的装置，也称为控制器、控制元件、调节器等（放大器）。

◎执行元件：直接改变被控变量的元件称为执行元件（空调器）。

◎测量元件：能够将一种物理量检测出来并转化成另一种容易处理和使用的物理量的装置称为传感器或测量元件（热敏电阻）。

◎比较元件：将测量元件和给定元件给出的被控量实际值与参据量进行比较并得到偏差的元件。

◎放大元件：放大偏差信号的元件。

◎校正元件（补偿元件）：结构参数便于调整的元件，用于改善系统性能。

自动控制原理及其应用

第一章概述一、自动控制的基本概念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，使受控对象的被控量等于给定值或按给定信号变化规律去变化，二、自动控制系统的基本构成及控制方式自动控制系统一般有两种基本结构，对应着两种基本控制方式。

１．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时，称为开环控制。

开环控制的特点是，系统结构和控制过程均很简单，无抗扰能力，其控制精度较低，一般只能用于对控制性能要求不高的场合。

２．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，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。

闭环控制又常称为反馈控制或按偏差控制。

特点：减小或消除作用在前向通道上的扰动所引起的被控量的偏差值，都会得到减小或消除，使得系统的被控量基本不受该扰动的影响。

３．复合控制反馈控制是在外部（给定及扰动）作用下，系统的被控量发生变化后才作出第三节对控制系统的性能要求系统性能的基本要求有三个方面。

一、稳定性稳定性是这样来表述的：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。

如果系统受外作用力后，经过一段时间，其被控量可以达到某一稳定状态，则称系统是稳定的，二、快速性快速性是通过动态过程时间长短来表征的，三、准确性准确性是由输入给定值与输出响应的终值之间的差值ｅｓ来表征的。

反映系统的稳态精度。

第二章自动控制系统的数学模型系统的数学模型有多种，常用的有：微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性等。

第一节控制系统的微分方程一、建立系统微分方程的一般步骤（１）确定系统的输入变量和输出变量。

（２）建立初始微分方程组。

（３）消除中间变量，将式子标准化。

第三节传递函数二、典型环节的传递函数及其动态响应１．比例环节特点：其输出不失真、不延迟、成比例地复现输入信号的变化，即信号的传递没有惯性。

２．惯性环节特点：其输出量不能瞬时完成与输入量完全一致的变化。

自动控制原理第一章

钱学森
§1.1 自动控制的基本原理与方式
经典控制理论—标志阶段经典控制理论标志阶段(3/3) 标志阶段
• 从20世纪40年代到50年代末,经典控制理论的发展与应用使整个世界的科学水平出现了巨大的飞跃,几乎在工业、农业、交通运输及国防建设的各个领域都广泛采用了自动化控制技术。
– 第二次世界大战期间,反馈控制方法被广泛用于设计研制飞机自动驾驶仪、火炮定位系统、雷达天线控制系统以及其他军用系统。 – 这些系统的复杂性和对快速跟踪、精确控制的高性能追求,迫切要求拓展已有的控制技术,促使了许多新的见解和方法的产生。 – 同时,还促进了对非线性系统、采样系统以及随机控制系统的研究。 – 可以说工业革命和战争促使了经典控制理论的发展。
§1.1 自动控制的基本原理与方式
经典控制理论
经典控制理论即古典控制理论。它的发展大致经历了以下几个过程： –萌芽阶段萌芽阶段 – 起步阶段 –发展阶段发展阶段 – 标志阶段
§1.1 自动控制的基本原理与方式
经典控制理论--萌芽阶段经典控制理论萌芽阶段
• 早在古代,劳动人民就凭借生产实践中积累的丰富经验和对反馈概念的直观认识,发明了许多闪烁自动控制自动控制智慧火自动控制花的杰作。 • 如果要追朔自动控制技术的发展历史,早在两千年前中国就有了自动控制技术的萌芽萌芽。萌芽
– 例如,两千年前我国发明的指南车,就是一种开环开环自动指南车开环调节系统。
指南车
§1.1 自动控制的基本原理与方式
经典控制理论—起步阶段(1/4) 经典控制理论起步阶段(1/4) 起步阶段
• 随着科学技术与工业生产的发展,到十七、十八世十八世纪,自动控制技术逐渐应用到现代工业中。 – 1681年法国物理学家、发明家巴本巴本(D. Papin)发明了用做安全调节装置的锅炉压力调节器; – 1765年俄国人普尔佐诺夫(I. Polzunov)发明了蒸汽锅炉水位调节器等；

自动控制的基本原理与方式

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自动控制原理

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自动控制基本原理

自动控制原理知识点

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自动控制系统的基本原理与技术

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1-1自动控制的基本原理与方式

控制工程(自动控制)第二讲 基本概念

自动控制的原理及其应用

自动控制一般概念与基本要求

自动控制原理的原理及应用

自动控制原理知识点

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自动控制原理 第一章

控制工程(自动控制)第二讲基本概念

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