自动控制原理是自动化学科的重要理论基础( 基本概念)
自动化专业知识体系
自动化专业知识体系自动化专业知识体系是指涉及自动化领域的一系列相关知识和概念的组合。
这些知识和概念包括自动控制原理、传感器与执行器、电子电路与电子器件、数字电子技术、计算机技术、通信技术、机械工程、电气工程等多个学科领域。
下面将对自动化专业知识体系中的各个方面进行详细介绍。
1. 自动控制原理：自动控制原理是自动化专业的核心基础知识之一。
它研究如何设计和实现能够自动调节、控制和优化系统运行的方法和技术。
自动控制原理包括了控制系统的建模与仿真、控制器设计与调节、系统稳定性分析与控制性能评价等内容。
2. 传感器与执行器：传感器是自动化系统中用于感知和采集外部环境信息的设备。
常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、光电传感器等。
执行器则是自动化系统中用于执行控制命令的设备，常见的执行器有电动执行器、气动执行器、液压执行器等。
3. 电子电路与电子器件：电子电路是自动化系统中用于信号处理和电能转换的关键部件。
电子器件包括二极管、晶体管、集成电路等。
了解电子电路和电子器件的基本原理和特性对于理解自动化系统的工作原理和设计具有重要意义。
4. 数字电子技术：数字电子技术是自动化系统中广泛应用的一种技术手段。
它包括数字信号处理、数字逻辑设计、数字电路实现等内容。
掌握数字电子技术可以帮助工程师设计和实现数字控制系统，提高自动化系统的性能和可靠性。
5. 计算机技术：计算机技术在自动化领域中起到了至关重要的作用。
自动化系统中的控制器和监控设备通常都采用计算机进行控制和数据处理。
掌握计算机技术可以帮助工程师进行自动化系统的软件开发、网络配置和数据分析等工作。
6. 通信技术：通信技术在自动化系统中用于实现不同设备之间的数据传输和信息交换。
常用的通信技术包括以太网、无线通信、工业总线等。
了解通信技术可以帮助工程师设计和配置自动化系统的通信网络，实现设备之间的数据共享和协同控制。
7. 机械工程：机械工程是自动化系统中与机械结构和运动控制相关的学科。
自动控制原理课程简介
《自动控制原理》课程简介课程编号：A1620025课程名称：自动控制原理学分/学时：4/64开课学期：第5学期课程类型：专业必修课程课程性质：必修先修课程：《高等数学A(1)》、《高等数学A(2)》、《线性代数》、《电路》、《复变函数与积分变换》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《信号与系统分析》适用专业：自动化考核方式：考试考核形式：大作业、期中测试、实验评估、期末考试等组合形式建议教材：（1）谢克明编著.自动控制原理（第3版）.电子工业出版社,2010年（2）常熟理工学院电气及自动化工程学院自编讲义.自动控制原理实验指导书，校内讲义，2015年内容简介：《自动控制原理》课程是一门研究自动控制系统的基本概念、基本原理和基本分析与设计方法的基础工程课程，本课程主要内容包括自动控制系统建模、自动控制系统分析和自动控制系统设计（校正）三个方面。
通过本课程的教学，让学生掌握分析与综合SISO自动控制系统的经典控制理论与方法，并能初步结合实际，分析和设计控制系统，以及在MATLAB与Simulink支持下对控制系统进行计算机辅助分析和设计。
为今后进一步深入学习和研究其他控制理论与控制系统设计打下坚实的基础。
自动控制原理Automatic Control Theory课程编号：A1620025学分：4学时：64学时（讲课：56学时实验：8 学时实践：0学时）学时：周开课学期：第5学期课程类型：专业必修课程课程性质：必修先修课程：《高等数学A(1)》、《高等数学A(2)》、《线性代数》、《电路》、《复变函数与积分变换》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《信号与系统分析》适用专业：自动化建议教材：（1）谢克明编著.自动控制原理（第3版）.电子工业出版社,2010年（2）常熟理工学院电气及自动化工程学院自编讲义.自动控制原理实验指导书，校内讲义，2015年主要参考书：（1）胡寿松主编.自动控制原理（第5版）.科学出版社.2007年（2）李友善主编.自动控制原理（第3版）.国防工业出版社.2005年（3）富兰克林,鲍威尔主编; 李中华，张雨浓译著.自动控制原理与设计.人民邮电出版社.2007年开课学院：电气与自动化工程学院修订日期：2018年9月一、课程说明《自动控制原理》课程是自动化专业学生学习和掌握自动控制系统的基本概念、基本原理和基本分析与设计方法的基础工程课程，它是自动化专业的一门专业必修课程，在第五学期开设。
考研自动控制原理
考研自动控制原理自动控制原理是控制理论的基础，是现代科学技术中的一门重要学科。
它研究有关系统在给定条件下自动实现某种特定控制要求的方法和技术，广泛应用于各个领域，如机械、电子、通信、航空等。
本文将从自动控制原理的基本概念、主要方法和应用实例三个方面进行探讨。
一、自动控制原理的基本概念1. 控制系统控制系统是由一组元件组成的，能够对某个过程或系统进行控制的网络。
它由输入、输出、控制器和被控对象组成，输入是控制系统接收的命令或指令，输出是控制系统产生的相应响应，控制器是控制系统的核心，用于生成控制信号，而被控对象是受控制的物理对象或过程。
2. 反馈反馈是控制系统中的一种重要机制，它通过测量控制对象的输出来调整控制器的输入，以实现对控制对象的精确控制。
反馈机制可以分为正反馈和负反馈两种形式，其中负反馈是应用最广泛的一种，可以实现对系统输出误差的校正。
3. 控制系统性能指标性能指标是用于评价控制系统性能好坏的定量指标。
常见的性能指标包括稳态误差、超调量、响应时间等，通过对这些指标的分析和优化可以提高控制系统的稳定性和动态性能。
二、自动控制原理的主要方法1. 传递函数法传递函数法是一种常用的分析和设计控制系统的方法。
通过建立系统输入和输出之间的传递函数，可以研究系统的频率响应、稳定性和性能等问题。
传递函数法在上世纪40年代被提出，至今仍然被广泛应用。
2. 状态空间法状态空间法是一种用状态变量描述系统动态行为的方法。
通过将系统转化为状态方程，可以研究系统的稳定性、可控性、可观性等性质。
状态空间法在控制系统设计中具有重要的理论和实际意义。
3. 根轨迹法根轨迹法是一种用图形分析法研究系统稳定性和性能的方法。
通过对极点和零点的变化轨迹进行分析，可以判断系统的稳定性，并通过调整系统参数来改善系统的性能。
三、自动控制原理的应用实例1. 温度控制系统温度控制系统是自动控制原理在实际应用中的典型例子。
通过传感器感知环境温度，并通过控制器对加热或制冷装置进行控制，实现对温度的精确控制。
自动控制原理第六版教学反思
自动控制原理第六版教学反思一、绪论自动控制原理是自动化专业重要的基础课程之一，它是研究自动控制系统的基本理论和方法，具有重要的理论和实际价值。
随着自动化技术的迅猛发展和工业自动化的广泛应用，自动化专业的需求日益增加。
然而，如何更好地教授自动控制原理课程，使学生能够理解和应用其中的概念和方法，已成为自动化教育中需要解决的问题之一。
本文主要针对自己在大学期间学习自动控制原理，以及后来担任授课助教时对该课程的教学反思与总结，以期对这门课程的教学质量提出一些可行性建议。
二、教学现状自动控制原理是自动化专业重要的基础课程之一，但是在学习过程中，很多同学对有些概念的理解较为困难，例如控制对象和控制系统的概念容易混淆，误解为同一个概念。
同时，一些技术性较强的内容，如流程图、信号流图、状态方程、传递函数等，对学生而言，这些内容比较抽象，较难理解。
此外，部分学生也反映编程上的难度，如Simulink 软件的使用。
根据我的经验，自动控制原理课程教学存在一些问题：1.浅显程度不足：在讲解自动控制原理基础知识时，缺乏直观生动的教学方式，导致同学们对于自动控制原理掌握不够深入。
2.学习曲线陡峭：自动控制原理属于工科类的基础课程，对同学的数学基础和物理基础有较高的要求，有一定的难度，容易让同学淘汰，进而影响到学生在自动化专业的后续学习。
3.缺乏实际应用案例：一些同学容易感到对工程化问题的并不那么了解，只有通过实例才能深刻理解相关概念及其实际应用。
三、探索教学改进方案1. 引入案例教学在教学中引入案例，可以帮助同学更加深入地理解概念。
例如，可以通过对一些自动化控制应用场景进行阐述，解释自动控制原理中的概念及其实际应用。
同时，由于自动化控制技术广泛用于现代工业中，学院可以开办工业案例实训、大学生创新实践等活动，让同学们更好地理解和掌握自动化控制原理及相关应用场景。
2. 提高教学生动性自动控制原理属于技术性较强的课程，而如何将轻松和实际应用场景融为一体，使学生充分理解并体验课程知识，以提高教学效果，是值得探讨的问题。
自动控制原理概念最全整理
自动控制原理概念最全整理自动控制原理是研究系统和设备自动控制的基本原理和方法的学科领域。
它主要包括控制系统的基本概念、控制器的设计和调节、稳定性、系统传递函数、校正方法、系统的自动调节、闭环控制与开环控制等内容。
以下是对自动控制原理的概念的全面整理。
1.自动控制的基本概念自动控制指的是通过一定的控制手段，使控制系统能够根据设定的要求，对被控对象进行准确稳定的控制。
自动控制系统由输入、输出、控制器、执行机构和被控对象组成。
2.控制器的设计和调节控制器是自动控制系统中的核心部分，它接收输入信号并计算输出信号，以实现对被控对象的控制。
控制器的设计和调节包括选择合适的控制算法和参数调节方法。
3.稳定性稳定性是指系统在外部扰动或内部变化的情况下，仍能保持预期的输出。
稳定性分为绝对稳定和相对稳定，通过研究系统的稳定性可判断系统是否具有良好的控制性能。
4.系统传递函数系统传递函数是表征系统输入与输出关系的数学模型，它可以描述系统动态行为和频率响应特性。
通过系统传递函数可以进行系统分析和设计。
5.校正方法校正方法是指通过校正装置对被控对象的特性进行矫正，以提高系统的控制性能。
常见的校正方法包括开环校正和闭环校正。
6.系统的自动调节系统的自动调节是指通过自动调节装置，根据系统的输出信号和设定值之间的差异进行调节，以实现系统输出的稳定和准确。
7.闭环控制与开环控制闭环控制是指根据系统的反馈信号来调整控制器输出的控制方式，它具有较好的稳定性和抗干扰能力。
开环控制是指根据设定值直接进行控制，不考虑系统的反馈信号。
闭环控制和开环控制都有各自的适用范围和优劣势。
自动控制原理是现代工程领域中的重要学科，它在自动化生产、航空航天、机械制造、交通运输、电力系统等领域都有广泛应用。
通过深入理解和应用自动控制原理，可以提高系统的效率、准确性和稳定性，实现自动化生产和智能化控制。
基于matlab gui的控制系统界面设计毕业设计论文
基于MATLAB GUI的控制系统界面设计摘要：MATLAB语言是一种十分有效的工具，能容易地解决在系统仿真及控制系统设计领域的教学与研究中遇到的问题，它可以将使用者从频繁的底层编程中解放出来，把有限的宝贵时间更多地华仔解决科学问题上。
MATLABA GUI是MATLAB人际交互界面。
由于GUI本身提供了windows基本控件的支持，并且具有良好的时间驱动机制，同时提供了MATLAB数学库的接口，所以GUI对于控制系统仿真的平台设计显得十分合适。
GUI对于每个用户窗口生成.fig和.m 文件。
前者负责界面的设计信息，后者负责后台代码的设计。
本文界面设计主要基于MATLAB GUI平台，结合控制系统基础理论和MATLAB控制系统工具箱，实现了用于控制系统界面的设计。
主要包括：进行常规控制环节（比如PID）的图形界面设计，能够在已知传输函数的情况下，输出常用响应曲线。
关键词：控制系统；MATLAB GUI；计算机设计Control system based on MATLAB GUI interface designAbstract: MATLAB language is a very effective tool,and can be easily resolved in the system simulation and control system of teaching in the field of computer-aided design and research problems,it could be the bottom of the user from tedious programming liberate the limted spend more valuable time to solve scientific problems. The MATLAB GUI is the interative interface.As the GUI itself provides the basic control windows support,and has a good mechanism for event-driven,while providing the MATLAB Math Library interface,the GUI for control system simulation platform for the design of it is suitable. GUI window generated for each user.Figand .M file. The former is responsible for the design of the interfaceinformation,which is responsible for the design of the background code.Research done in this article is mainly based on MATLAB GUI platform,the basis of combination of control syetem theory and MATLAB Control System Toolbox,the realization of control systems for computer-aided analysis and design software.Mainly includes:routine control links,such as PID,graphical interface design,can in the known transfer function of the case,the output respnonse curve is commonly used.Key words: Control System;MATLAB GUI;Computer design目录1 概述 (1)1.1 本文研究的目的以及意义 (1)1.2 已了解的本课题国内外研究现状 (1)1.3 本课题研究内容 (3)2 控制系统与MATLAB语言 (3)2.1 控制系统理论基础 (3)2.1.1 控制系统的古典理论与现代理论 (3)2.1.2 控制系统理论的基本内容 (4)2.2 MATLAB语言与控制系统工具箱 (4)2.2.1 MATLAB软件介绍 (5)2.2.2 控制系统工具箱介绍 (7)3 MATLAB简介及应用 (9)3.1 MATLAB GUI (9)3.2 图形用户界面设计工具的启动 (10)3.2.1图形用户界面设计工具的启动方式 (10)3.2.2 菜单方式 (10)3.2.3 图形用户界面设计窗口 (13)3.3 图形用户界面开发环境(GUIDE) (14)3.4 控件对象及属性 (16)3.5 菜单设计 (18)3.5.1 建立用户菜单 (18)3.5.2 菜单对象常用属性 (18)3.5.3 快捷菜单 (18)3.5.4 对话框设计 (19)3.5.5 公共对话框 (19)3.6 GUI程序设计 (19)4 GUI控制系统界面 (20)4.1 GUI控制系统界面设计 (20)4.1.1 具体设计步骤 (20)4.2 具体实现过程 (23)4.2.1 运行效果 (23)4.2.2 实现代码 (24)[参考文献] (25)附录 (26)谢辞 (29)1 概述1.1 本文研究的目的以及意义自动控制原理是自动控制专业和自动化专业的主要课程之一[3]，是研究自动控制技术的基础理论课，是必修的专业基础课程。
自动控制原理一般概念讲解
调节器轴 套环
图1.1 飞球调节器原理图
没有理论指导使控制技术停滞了一个世纪！
• 飞球调节器有时使蒸汽机速度出现大幅度 振荡。其它自动控制系统也有类似现象。
• 由于当时还没有自控理论，所以不能从理 论上解释这一现象。为了解决这个问题， 盲目探索了大约一个世纪之久。
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自动控制理论的开端
• 1868年英国麦克斯韦尔的“论调速器”论文指 出：
信号与系统 电路理论 电机与拖动
复变函数、拉普拉斯变换 模拟电子技术
自动控制理论
线性代数
大学物理（力学、热力学）
微积分（含微分方程）
课程学习要面临：
数学基础宽而深、 控制原理抽象、 计算复杂且繁琐、 绘图困难、
ax2 bx c d
计算机数学语言 MATLAB
数值解/解析解（数学运算）
控制理论的内容
2)、线性系统：自适应控制、最优控制、最佳估计、 容错控制、系统辨识、集散控制、大系统复杂 系统
3)、智能控制：专家系统、模糊控制、神经网络、 遗传算法
第一章 自动控制令瓒发明有自动报时机构的 水运浑象，其中使用了一个天衡装置，是一个按被 调量偏差调节的自动调节器；
• 公元1086-1092年，苏颂和韩公廉建造具有“天衡” 自动调节和自动报时机构的水运仪象台；
• 公元l135年，宋代王普记述“莲华漏”上使用浮 子—阀门式机构自动调节漏壶的水位；
二十世纪三项科学革命：控制论、量 子论、相对论
控制论：
经典控制理论 现代控制理论（智能控制理论）
导读
自动化技术几乎渗透到国民经济的各个领域及社会生活 的各个方面，是当代发展最迅速、应用最广泛、最引人注 目的高科技，是推动新的技术革命和新的产业革命的关键 技术，在某种程度上说，自动化是现代化的同义词。自动 控制原理研究分析、设计自动控制系统的基本方法。
自动控制原理教案
自动控制原理教案一、教材分析《自动控制原理》是自动化专业的一门基础课程，主要介绍自动控制原理的基本概念、基本原理和基本方法。
通过学习本课程，学生能够掌握自动控制系统的基本知识，了解自动控制原理在工程实践中的应用，并具备设计和分析自动控制系统的能力。
本教材主要包括以下内容：一、自动控制系统的基本概念和基本原理；二、控制系统的数学模型；三、时域分析方法；四、频域分析方法；五、稳定性分析与设计；六、校正与补偿。
二、教学目标1. 理论目标：（1）了解自动控制系统的基本概念和基本原理；（2）掌握控制系统的数学模型表示方法；（3）掌握时域分析方法和频域分析方法；（4）掌握自动控制系统的稳定性分析与设计方法；（5）了解校正与补偿的基本方法。
2. 实践目标：（1）培养学生分析和设计自动控制系统的能力；（2）培养学生运用自动控制原理解决实际问题的能力；（3）培养学生团队协作和沟通能力。
三、教学重点与难点1. 教学重点：（1）自动控制系统的基本概念和基本原理；（2）控制系统的数学模型表示方法；（3）时域分析方法和频域分析方法。
2. 教学难点：（1）自动控制系统的稳定性分析与设计方法；（2）校正与补偿的基本方法。
四、教学内容与教学方法1. 教学内容：第一章自动控制系统基本概念1.1 自动控制系统的定义和分类1.2 自动控制系统的基本组成1.3 自动控制系统的特点第二章自动控制系统数学模型2.1 自动控制系统的数学模型表示2.2 控制系统的状态方程表示2.3 控制系统的传递函数表示第三章时域分析方法3.1 系统的时域响应3.2 时域性能指标3.3 时域分析的基本方法第四章频域分析方法4.1 复频域的基本概念4.2 频域性能指标4.3 常用频域分析方法第五章稳定性分析与设计5.1 稳定性的基本概念5.2 稳定性的判据5.3 稳定性的设计方法第六章校正与补偿6.1 校正与补偿的基本概念6.2 控制系统的传感器6.3 控制系统的执行器6.4 控制系统的校正与补偿方法2. 教学方法：（1）理论教学：讲授自动控制原理的基本概念、基本原理和基本方法；（2）案例分析：通过实例分析和讨论，加深学生对自动控制原理的理解；（3）实验设计：设计实际的控制系统，通过实验验证和巩固所学的知识；（4）讨论与互动：鼓励学生积极参与课堂讨论和互动，提高学生的思维能力和团队合作能力。
北航自动化保研笔试
北航自动化保研笔试一、简介北航自动化保研笔试是北航自动化学院为保送研究生的学生所设立的一项考试。
该笔试旨在测试考生在自动化领域的基础知识和能力，以及对相关专业的理解和掌握程度。
通过该笔试的考核，北航自动化学院将选拔出优秀的学生，为其提供保送研究生的机会。
二、考试内容北航自动化保研笔试的考试内容主要包括以下几个方面：1. 数学基础数学基础是自动化学科的重要基石，对于从事自动化领域的研究和应用具有重要意义。
在数学基础部分，考生需要掌握高等数学、线性代数、概率论与数理统计等知识，并能够灵活运用这些知识解决实际问题。
2. 自动控制原理自动控制原理是自动化学科的核心内容之一，是自动化工程师必备的基本理论知识。
在自动控制原理部分，考生需要了解控制系统的基本概念和基本原理，掌握常见的控制方法和技术，能够分析和设计控制系统。
3. 信号与系统信号与系统是自动化学科的另一个重要方向，它是控制系统理论的基础，也是数字信号处理和通信系统的基础。
在信号与系统部分，考生需要了解信号的基本特性和表示方法，掌握系统的基本概念和性质，能够分析和设计线性时不变系统。
4. 电路分析电路分析是自动化学科的基础课程之一，它是电子技术和电气工程的基础知识。
在电路分析部分，考生需要了解电路的基本概念和基本定律，掌握常见电路元件的特性和参数，能够分析和设计电路。
5. 编程与算法编程与算法是自动化学科的实践技能之一，它对于从事自动化领域的研究和应用具有重要意义。
在编程与算法部分，考生需要掌握至少一种编程语言，如C语言或Python，并能够熟练运用编程语言解决实际问题。
此外，考生还需要了解常见的算法和数据结构，并能够灵活运用它们解决实际问题。
三、考试形式北航自动化保研笔试的考试形式一般为闭卷考试，考试时间为2-3小时。
考试试卷由学院教师精心编写，包括选择题、填空题和简答题等不同类型的题目。
考生需要在规定的时间内完成试卷，并按要求回答各个题目。
四、备考建议为了顺利通过北航自动化保研笔试，考生可以参考以下备考建议：1. 夯实基础知识数学基础、自动控制原理、信号与系统、电路分析等是北航自动化保研笔试的重点考查内容，考生需要夯实这些基础知识。
自动控制原理一般概念讲解
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经典控制理论的孕育
• 1875年，英国劳斯提出代数稳定判据。 • 1895年，德国赫尔维兹提出代数稳定判据。 • 1892年，俄国李雅普诺夫提出稳定性定义 和两个稳定判据。 • 1932年，美国奈奎斯特提出奈氏稳定判据。 • 二战中自动火炮、雷达、飞机以及通讯系 统的控制研究直接推动了经典控制的发展。
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: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)偏差信号:控制输入信号与主反馈信号之。
(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。
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自动控制理论的开端
• 1868年英国麦克斯韦尔的“论调速器”论文指 出： • 不应单独研究飞球调节器，必须从整个系统分 析控制的不稳定。 • 建立系统微分方程，分析微分方程解的稳定性， 从而分析实际系统是否会出现不稳定现象。这 样，控制系统稳定性的分析，变成了判别微分 方程的特征根的实部的正、负号问题。
自动控制原理一般概念讲解
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自动控制理论的开端
• 1868年英国麦克斯韦尔的“论调速器”论文指 出： • 不应单独研究飞球调节器，必须从整个系统分 析控制的不稳定。 • 建立系统微分方程，分析微分方程解的稳定性， 从而分析实际系统是否会出现不稳定现象。这 样，控制系统稳定性的分析，变成了判别微分 方程的特征根的实部的正、负号问题。
信号与系统 电路理论 电机与拖动 复变函数、拉普拉斯变换 模拟电子技术
自动控制理论
线性代数
大学物理（力学、热力学）
微积分（含微分方程）
课程学习要面临
数学基础宽而深
控制原理抽象 计算复杂且繁琐 绘图困难
计算机数学语言 MATLAB 数值解/解析解（数学运算）
ax2 bx c d
控制理论的内容
扰动量 输入量 输出量
控制器
控制对象
?
控制对象：要求实现自动控制的机器、设备或生 产过程。
控制器：对控制对象起控制作用的控制装置总体。
输入量：作用于控制系统输入端，并可使系统具 有预定功能或预定输出的物理量。 输出量：位于控制系统输出端，并要求实现自动
控制的物理量。
扰动量：破坏系统输入量和输出量之间预定规律
扰动
测量装置
输出量 按扰动补偿的开环 控制 原理方框图
控制器
控制对象
信号由给定值至被控量单向传递。这种控制较简单,
但有较大的缺陷,即对象或控制装置受到干扰,或工作中特
性参数发生变化,会直接影响被控量,而无法自动补偿。因
此,系统的控制精度难以保证。从另一种意义理解,意味着
对受控对象和其它控制元件的技术要求较高。如数控线
（3）.复合控制
补偿器
输入量
扰动 输出量
自动控制原理 前言
前 言自动控制原理是自动化学科的重要理论基础，是专门研究有关自动控制系统中基本概念、基本原理和基本方法的一门课程，是高等学校自动化类专业的一门核心基础理论课程。
学好自动控制理论对掌握自动化技术有着重要的作用。
本书是为适应自动化学科的发展，拓宽专业面、优化整体教学体系的教学改革形势，按照“理论讲透、重在应用”的原则，总结了作者多年的教学经验和课程教学改革的成果，参考了国内外控制理论及应用发展的方向，经反复讨论编写而成的。
全书共分8章及2个附录。
主要内容分为4大部分：第1部分包括基本概念、线性系统的数学模型、时域响应分析、根轨迹分析、频域特性分析、控制系统设计与校正，这些内容属于线性定常连续控制系统问题，阐明自动控制的3个基本问题，即模型、分析和控制；第2部分阐述非线性系统的基本理论和分析方法，包括相平面法和描述函数法，目的是为学生进一步学习后续课程打下一定的基础；第3部分有意加强作为数字控制理论基础的采样控制系统的讨论，重点介绍采样系统的数学模型、稳定性分析与响应分析；第4部分包括在MATLAB与Simulink支持下对控制系统的计算机辅助分析与设计，设置于附录A及各章的最后一节中。
第1章介绍了自动控制的基本概念，将控制理论研究的对象和任务做了整体的介绍，引出了自动控制系统的常用术语，并给出了从系统到方框图的定性分析方法，简述了自动控制理论的发展历史。
第2章是控制系统数学描述方法，详述了数学模型作为理论研究的重要意义，系统地介绍了作为定量分析控制系统的两种数学模型和两种数学图形，突出强调参数模型的必要性及基本要素与其表达，并着重对传递函数分析和基于方框图、梅逊公式的数学模型的简化方法进行了详细讨论。
第3章介绍了线性系统的时域分析方法，并重点对系统的稳定性、快速性、准确性的分析方法进行了讨论。
第4章介绍了线性系统根轨迹分析方法，编入了根轨迹作图的基本内容，并引进了MATLAB方法绘制根轨迹。
第5章介绍了频率法，频率法是工程上重点应用的方法，对频率域作图、分析的原理进行了详细讨论，并给出了截止频率、相位裕量等频域指标的分析计算方法。
自动控制原理(全套课件)
自动控制原理（全套课件）一、引言自动控制原理是自动化领域的一门重要学科，它主要研究如何利用各种控制方法，使系统在受到扰动时，能够自动地、准确地、快速地恢复到平衡状态。
本课件将详细介绍自动控制的基本概念、控制系统的类型、数学模型、稳定性分析、控制器设计等内容，帮助学员全面掌握自动控制原理的基本理论和方法。
二、控制系统的基本概念1. 自动控制自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用控制器使被控对象按照预定规律运行的过程。
自动控制的核心在于控制器的设计，它能够根据被控对象的运行状态，自动地调整控制量，使系统达到预期的性能指标。
2. 控制系统控制系统是由被控对象、控制器、传感器和执行器等组成的闭环系统。
被控对象是指需要控制的物理过程或设备，控制器负责产生控制信号，传感器用于测量被控对象的运行状态，执行器则根据控制信号对被控对象进行操作。
三、控制系统的类型1. 按控制方式分类（1）开环控制系统：控制器不依赖于被控对象的运行状态，直接产生控制信号。
开环控制系统简单，但抗干扰能力较差。
（2）闭环控制系统：控制器依赖于被控对象的运行状态，通过反馈环节产生控制信号。
闭环控制系统抗干扰能力强，但设计复杂。
2. 按控制信号分类（1）连续控制系统：控制信号是连续变化的，如模拟控制系统。
（2）离散控制系统：控制信号是离散变化的，如数字控制系统。
四、控制系统的数学模型1. 微分方程模型微分方程模型是描述控制系统动态性能的一种数学模型，它反映了系统输入、输出之间的微分关系。
通过求解微分方程，可以得到系统在不同时刻的输出值。
2. 传递函数模型传递函数模型是描述控制系统稳态性能的一种数学模型，它反映了系统输入、输出之间的频率响应关系。
传递函数可以通过拉普拉斯变换得到，它是控制系统分析、设计的重要工具。
五、控制系统的稳定性分析1. 李雅普诺夫稳定性分析：通过构造李雅普诺夫函数，分析系统的稳定性。
2. 根轨迹分析：通过分析系统特征根的轨迹，判断系统的稳定性。
自动化专业全部课程表
自动化专业全部课程表自动化专业是现代工程技术领域中的一门重要学科，它涵盖了多个领域的知识与技能，为培养具备自动化应用能力的工程技术人才提供了全面的学术背景和专业技术支持。
下面将为大家介绍一下自动化专业的全部课程表，希望能对有意向学习自动化专业的同学有所帮助。
第一学期1. 高等数学：这门课程是自动化专业的基础课程之一，主要涵盖微积分、极限与连续、导数与微分、积分与积分应用等内容，为后续专业课程的学习打下坚实的数学基础。
2. 大学物理：大学物理是自动化专业的另一门基础课程，主要包括力学、热学、电磁学等内容，为学生理解和掌握自动化系统中的物理原理奠定基础。
3. 电路与电子技术：这门课程主要介绍电路的基本理论和分析方法，培养学生的电路分析和设计能力，为后续的电子技术课程打下基础。
4. C语言程序设计：C语言是自动化专业中常用的编程语言，这门课程旨在培养学生的编程思维和程序设计能力，使其能够灵活运用C语言解决实际问题。
5. 工程图学：工程图学是自动化专业的重要课程之一，主要培养学生的工程绘图能力和工程设计思维，使其能够进行自动化系统的图纸绘制和设计。
第二学期1. 高等数学（续）：这门课程是高等数学的延续，主要包括多元函数微积分、无穷级数、常微分方程等内容，为后续专业课程的学习提供数学支持。
2. 信号与系统：信号与系统是自动化专业的核心课程之一，主要介绍信号的基本理论和分析方法，培养学生的信号处理和系统分析能力。
3. 模拟电子技术：这门课程主要介绍模拟电子技术的基本原理和设计方法，培养学生的模拟电路设计和实验能力，为后续的自动控制课程打下基础。
4. 数据结构与算法：数据结构与算法是自动化专业中的重要课程，主要介绍数据结构的基本概念和算法设计的方法，培养学生的数据处理和算法设计能力。
5. 机械制图：机械制图是自动化专业中必修的课程，主要培养学生的机械绘图和制图能力，使其能够进行自动化设备的图纸绘制和设计。
第三学期1. 数字电子技术：这门课程主要介绍数字电子技术的基本原理和设计方法，培养学生的数字电路设计和实验能力，为后续的计算机控制技术课程打下基础。
自动控制原理
自动控制原理
自动控制原理是现代工程领域中的重要理论基础，它涉及到控制系统的设计、
分析和应用，对于提高生产效率、优化资源利用、保障安全稳定运行等方面都具有重要意义。
本文将从控制原理的基本概念、分类、特点和应用等方面展开阐述，希望能够为相关领域的研究者和工程师提供一些参考和帮助。
控制原理是指利用各种手段和方法，对被控对象进行调节和管理，以达到预期
的目标状态或性能的一门学科。
它主要包括了控制系统的建模、分析和设计等内容。
控制原理可以分为开环控制和闭环控制两大类。
开环控制是指控制器的输出不受被控对象的影响，而闭环控制则是控制器的输出受到被控对象状态的反馈信息影响。
两者各有优缺点，在实际应用中需要根据具体情况进行选择和设计。
控制原理具有很强的普适性和灵活性，它可以应用于各种不同的领域和行业。
比如在工业生产中，控制原理可以用于自动化生产线的控制和调节；在航空航天领域，控制原理可以用于飞行器的姿态控制和导航系统等；在交通运输领域，控制原理可以用于交通信号灯的控制和交通流量的优化等。
可以说，控制原理已经渗透到了现代社会的方方面面，发挥着不可替代的作用。
在控制原理的研究和应用中，还存在着一些热点和难点问题，比如多变量系统
的控制、非线性系统的控制、鲁棒控制、自适应控制等。
这些问题都需要我们不断深入研究和探索，以期找到更加有效和可靠的解决方案。
总之，自动控制原理是一个广阔而又富有挑战性的领域，它对于推动科技进步
和社会发展都具有重要意义。
希望通过本文的介绍，能够引起更多人对控制原理的关注和重视，共同推动这一领域的发展和进步。
自动控制原理是自动化学科的重要理论基础( 基本概念)
一、自动控制的基本概念自动控制原理是自动化学科的重要理论基础，专门研究自动控制系统中的基本概念、基本原理和基本方法，是一门理论性较强的课程。
概要本门课程主要包括以下三部分内容：⏹重点阐述线性控制系统的模型、分析和设计3个基本问题；⏹介绍以数字控制理论为基础的离散控制系统的模型、稳定性分析等；⏹阐述非线性系统的基本理论和分析方法。
第1章自动控制的基本概念本章介绍自动控制的基本概念、自动控制系统的构成和特点、自动控制系统的分类方法和对控制系统性能的基本要求等。
1.1 概述自动控制作为一种技术手段已经广泛应用于工农业生产、国防科学以及日常生活中的各个领域。
在工程和科学技术的发展过程中，自动控制担负着非常重要的角色。
自动控制---在没有人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象的某一物理量（或工作状态)自动地按照预定的规律运行。
自动控制的发展简史20世纪40年代“经典控制理论”正式诞生，代表作是维纳（Wiener）1948年发表的《控制论》。
“经典控制理论”以传递函数为数学工具，研究对象主要是单输入单输出线性的一类自动控制系统。
20世纪50～60年代，是人类开始征服太空的年代。
第一颗人造卫星上天，太空飞船成功登月，催生了“现代控制理论”。
“现代控制理论”以状态空间法为基础，主要研究多输入多输出、时变、非线性控制系统的分析和设计问题。
最优控制、系统辨识、自适应控制等理论都是这一领域的主要研究课题。
随着计算机技术的飞速发展，自动控制理论的应用范围已经扩充到了非工程领域，如经济系统、生物系统、医疗系统等复杂的大系统。
1.2 自动控制的基本原理1.2.1自动控制系统举例(1) 温度控制系统1.2.2 自动控制系统的构成自动控制系统组成举例热力系统自热力系统自动控制流程自动控制系统方框图自动控制系统由被控对象以及为完成控制任务而配置的控制装置两大部分构成，而控制装置又可以分成不同的部件。
被控对象：接受控制量并输出被控量测量装置：把被控对象的被控量检测出来比较装置：把测量信号与给定信号比较，得到偏差计算装置：可以进行复杂运算，决定系统性能的好坏放大装置：经过计算处理的信号通常是弱信号，不能驱动被控制对象，由它进行放大 执行装置：它推动被控对象的被控量发生变化自动控制系统中的常用术语（1）给定值又称为参考输入，是指人规定的并且要求系统输出量参照变化的外部指令信号。
832自动控制原理
832自动控制原理是自动化专业的一门重要专业基础课程。
这门课程的教学目标在于使学生全面掌握自动控制和自动控制系统的基本组成和工作原理，以及熟悉常用的系统分析和系统设计的各种方法，并重点掌握分析与综合自动控制系统的经典控制理论与方法。
在考试方面，主要考察学生对《自动控制原理》的基本知识、基本理论和基本技能的掌握情况，以及分析问题和解决问题的能力。
考试形式为笔试（闭卷），考试时间为180分钟，考试总分为150分。
在具体考试内容方面，涉及自动控制的一般概念，包括自动控制的基本原理与方式、自动控制系统的分类以及对自动控制系统的基本要求等。
考试要求学生掌握反馈控制系统的基本组成，及其在自动控制系统中的作用和应用。
总之，832自动控制原理是一门理论和实践相结合的课程，旨在培养学生对自动控制系统设计和分析的能力，为后续专业课程的学习和实际工作打下坚实的基础。
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一、自动控制的基本概念
自动控制原理是自动化学科的重要理论基础，专门研究自动控制系统中的基本概念、基本原理和基本方法，是一门理论性较强的课程。
概要本门课程主要包括以下三部分内容：
⏹重点阐述线性控制系统的模型、分析和设计3个基本问题；⏹介绍以数字控制理论为基础的离散控制系统的模型、稳定性分析等；⏹阐述非线性系统的基本理论和分析方法。
第1章自动控制的基本概念
本章介绍自动控制的基本概念、自动控制系统的构成和特点、自动控制系统的分类方法和对控制系统性能的基本要求等。
1.1 概述
自动控制作为一种技术手段已经广泛应用于工农业生产、国防科学以及日常生活中的各个领域。
在工程和科学技术的发展过程中，自动控制担负着非常重要的角色。
自动控制---在没有人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象的某一物理量（或工作状态)自动地按照预定的规律运行。
自动控制的发展简史
20世纪40年代“经典控制理论”正式诞生，代表作是维纳（Wiener）1948年发表的《控制论》。
“经典控制理论”以传递函数为数学工具，研究对象主要是单输入单输出线性的一类自动控制系统。
20世纪50～60年代，是人类开始征服太空的年代。
第一颗人造卫星上天，太空飞船成功登月，催生了“现代控制理论”。
“现代控制理论”以状态空间法为基础，主要研究多输入多输出、时变、非线性控制系统的分析和设计问题。
最优控制、系统辨识、自适应控制等理论都是这一领域的主要研究课题。
随着计算机技术的飞速发展，自动控制理论的应用范围已经扩充到了非工程领域，如经济系统、生物系统、医疗系统等复杂的大系统。
1.2 自动控制的基本原理
1.2.1自动控制系统举例
(1) 温度控制系统
1.2.2 自动控制系统的构成
自动控制系统组成举例
热力系统自热力系统自动控制流程自动控制系统方框图
自动控制系统由被控对象以及为完成控制任务而配置的控制装置两大部分构成，而控制
装置又可以分成不同的部件。
被控对象：接受控制量并输出被控量
测量装置：把被控对象的被控量检测出来
比较装置：把测量信号与给定信号比较，得到偏差
计算装置：可以进行复杂运算，决定系统性能的好坏
放大装置：经过计算处理的信号通常是弱信号，不能驱动被控制对象，由它进行放大 执行装置：它推动被控对象的被控量发生变化
自动控制系统中的常用术语
（1）给定值又称为参考输入，是指人规定的并且要求系统输出量参照变化的外部指令
信号。
（2）被控量又称为输出量，是指被控制对象中某个需要被控制的物理量。
它与给定值之间存在一定函数关系。
（3）干扰又称为扰动信号，是指由某些因素（外部和内部）引起的、对被控制量产生影响的信号。
（4）前向通道从给定值端（输入）到被控量端（输出）所经过的通路。
（5）反馈通道从被控量端（输出）到给定值端（输入）所经过的通路。
1.3 控制系统的分类
1.3.1 按信号传递路径分类
(1)按给定值操作的开环控制系统
信号由给定值至被控量单向传递，结构简单；
抗干扰能力差，不能保证控制精度。
用于自动化流水线控制，如包装机等
(2)按干扰补偿的开环控制系统
干扰经测量、计算、执行至被控量,单向传递
测量的是干扰，利用干扰产生控制作用，以补偿干扰的影响
只能对可测干扰进行补偿，不能保证控制精度。
用于机械加工的恒速控制等
(3)按偏差调节的闭环控制系统
测量的是被控量
只要被控量出现偏差，系统就自动纠偏
控制精度高
闭环控制的不足：
1）结构复杂、成本高；
2）由于反馈的存在，使控制系统可能出现“振荡”，有可能使系统失去稳定而无法工作。
(4)复合控制系统
闭环控制与开环控制相结合，在闭环的基础上增加一个干扰信号的补偿控制，以提高系统的抗干扰能力
1.3.2 按输入信号特征分类
(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做微小变化。
(2)程序控制系统: 系统的输入信号是某一已知的时间函数(不是常数)，要求系统按照该时间函数进行顺序操作。
(3)随动控制系统（又称伺服系统）: 系统的输入信号是一个已知或未知函数，要求输出量能够精确地跟随输入信号变化。
1.3.3 按系统数学模型分类
(1)线性系统: 线性系统中各元件的静特性为直线。
线性系统有两个重要特性——叠加性和齐次性
1)叠加性：如果用c1(t)表示由r1(t)产生的输出，用c2(t)表示由r2(t)产生的输出，则当r1(t)和r2(t)同时作用时，输出量为c1(t) + c2(t)。
2)齐次性：如果用c(t)表示由r(t)产生的输出量，则在Kr(t)作用下的输出量为Kc(t)。
(2)非线性系统: 系统中只要某一部件具有非线性特性就是非线性系统。
非线性系统的特点是不满足叠加原理。
图中分别为(a)继电器、(b)死区、(c)饱和、(d)间隙特性。
对于非线性控制系统，由于没有通用的数学方法解决，一般采用近似方法或计算机仿真技术求解。
1.3.4 按时间变量特性分类
(1)连续时间系统：控制系统中各环节的输入量和输出量均为时间t的连续函数。
运动规律可用微分方程描述。
(2)离散时间系统：系统中只要一处信号是脉冲序列或数字编码。
运动规律可用差分方程描述。
表述如下（时间为断续）
1.4 对控制系统的性能要求
1.4.1 稳定性：系统稳定是系统正常工作的基本条件
当系统受到干扰后，系统的输出c( t)可能出现增幅振荡或单调增长现象，这种现象称为不稳定现象，这样的系
统称为不稳定系统。
（a）发散振荡系统，(b)增长系统
1.4.2 动态性能指标：当系统输入信号r(t)为阶跃函数时，其输出信号c(t)称为阶跃响应。
图为某自动控制系统在阶跃输入r(t)作用下的输出响应曲线c(t)。
在控制系统稳
定的前提下，总是希望响应越快越好，而且超调量越小越好。
1.4.3 稳态误差：控制系统在稳定的情况下，希望的输出与实际的输出之差称为误差，误差的稳态分量称为稳态误差（或称为静态误差），一般用e ss表示。
（稳，快，准）
1.5 本门课程的主要内容
建立系统的数学模型
控制系统的分析法时域分析
根轨迹法
频率特性法
控制系统的校正
离散控制系统
非线性控制系统
本门课程的意义及在专业中的位置是一门专业基础课；需要有良好的数学基础及前续课程的知识；
本门课程的最终目的：建立数学模型、分析系统、设计系统。