自动控制原理知识点.
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1.2 自动控制系统的分类 一、开环控制、闭环控制和复合控制 按照控制方式和策略，系统可分为开环控制 系统、闭环控制系统和复合控制系统三大 类。 1、开环控制系统 ◎控制器和控制对象间只有正向控制作用， 系统的输出量不会对控制器产生任何影响； ◎结构简单，成本低，容易控制，但控制精 度低 ；
◎一般适合于干扰不强或可预测的、控制精 度要求不高的场合； ◎如果系统的给定输入与被控量之间的关 系固定，且其内部参数或外来扰动的变化都 比较
（SISO） （MIMO）
数 学 传递函数
状态方程
模型
研 究 频域法、根轨 状态空间方法
手段 迹法
研 究 系统综合、校 最优控制、系
目的 正
统辨识、最优
估计、自适应
控制
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
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
经典控制理论 现代控制理论 研 究 单输入、单输 多输入、多输 对象 出 系 统 出 系 统
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
◎闭环系统必须考虑稳定性问题。 特点: 输出影响输入，所以能削弱或抑制干 扰；低精度元件可组成高精度系统；因为可 能发生超调，振荡，所以稳定性很重要 3、闭环系统与开环系统的区别 ◎与开环控制系统相比，闭环控制系统的最 大特点是检测偏差、纠正偏差 ； ◎从系统结构上看，闭环系统具有反向通 道； ◎从功能上看，闭环系统具有如下特点：
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。 ◎给定元件（参考输入元件）：将指令输入 信号变成参考输入信号（参据量）的元件（电 位
器）。 6、室温控制系统的功能框图 7、控制系统中常用的信号和变量 ◎输入信号：由外部加到系统中的变量，它 不受系统中其他变量的影响和控制。 ◎输出信号：由系统或元件产生的变量，其 中最受关注的输出信号又称为被控变量（室 内的
复合控制就是开环控制和闭环控制相 结合的一种控制，是在闭环控制回路的基础
实际温度）。 ◎控制变量：控制器的输出信号称为控制变 量，它作用在控制对象（执行元件、功率放
大器） 上，影响和改变被控变量（放大器（控制
器）的输出信号）。 ◎被控变量：在控制系统中被控制的物理量 是被控变量。（空气温度） ◎反馈信号：是被控变量经传感器等元件变 换并返回到输入端的信号，一般与被控变量 成正
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，
•由于增加了反馈通道，系统的控制精度得 到了提高，若采用开环控制，要达到同样的 精度，则需要高精度的控制器，从而大大增 加了成本； •由于存在系统的反馈，可以较好地抑制系 统各环节中可能存在的扰动和由于器件的 老化而引起的结构和参数的不确定性； •反馈环节的存在可以较好地改善系统的动 态性能。 4、复合控制
温度的变化及房间散热条件的变化等）。 ◎输入信号的响应：由某一个输入信号产生 的输出信号又称为该输入信号的响应。 8.负反馈原理：将系统的输出信号引回输入 端，与输入信号相比较产生偏差，控制器利 用偏差的大小、正负进行控制，达到减小偏 差、消除偏差的目的。（以偏差纠偏差）
——构成反馈控制系统的核心 9. 由于有了负反馈，自动控制系统便形成 了一个按偏差进行进行控制的闭环系统（又 称反馈控制系统）
小，或这些扰动因素可以事先确定并能给 予补偿，则采用开环控制也能取得较为满意 的控
制效果； ◎对扰动没有抑制能力。 2、闭 环 控 制 系 统 ◎系统输出量对 控制作用有直接影响 ； ◎实现了按偏差控制； ◎也称为反馈控制； ◎闭环控制系统由前向通道（控制器和控制 对象）和反馈通道（反馈装置）构成； ◎反馈控制：正百度文库馈和负反馈； ◎具有正反馈形式的系统一般不能改进系 统性能，而且容易使系统性能变坏 ； ◎通常而言，反馈控制就是指负反馈控制。
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
比（热敏电阻即温度传感器的输出信号）。 ◎给定值：又称为指令输入信号，它与被控 变量是同一物理单位，用来表示被控变量的 设定
值（室内温度的设定值）。 ◎参考输入信号：代表指令输入信号与反馈 信号进行比较的基准信号称为参考输入信 号（电
位器的输出电压）。 ◎偏差信号：参考输入信号与反馈信号之差 称为偏差信号（e= r - y）。 ◎扰动信号：是加于系统上的不希望的外来 信号，它对被控变量产生不利的影响（周围 环境
◎一般适合于干扰不强或可预测的、控制精 度要求不高的场合； ◎如果系统的给定输入与被控量之间的关 系固定，且其内部参数或外来扰动的变化都 比较
（SISO） （MIMO）
数 学 传递函数
状态方程
模型
研 究 频域法、根轨 状态空间方法
手段 迹法
研 究 系统综合、校 最优控制、系
目的 正
统辨识、最优
估计、自适应
控制
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
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
经典控制理论 现代控制理论 研 究 单输入、单输 多输入、多输 对象 出 系 统 出 系 统
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
◎闭环系统必须考虑稳定性问题。 特点: 输出影响输入，所以能削弱或抑制干 扰；低精度元件可组成高精度系统；因为可 能发生超调，振荡，所以稳定性很重要 3、闭环系统与开环系统的区别 ◎与开环控制系统相比，闭环控制系统的最 大特点是检测偏差、纠正偏差 ； ◎从系统结构上看，闭环系统具有反向通 道； ◎从功能上看，闭环系统具有如下特点：
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。 ◎给定元件（参考输入元件）：将指令输入 信号变成参考输入信号（参据量）的元件（电 位
器）。 6、室温控制系统的功能框图 7、控制系统中常用的信号和变量 ◎输入信号：由外部加到系统中的变量，它 不受系统中其他变量的影响和控制。 ◎输出信号：由系统或元件产生的变量，其 中最受关注的输出信号又称为被控变量（室 内的
复合控制就是开环控制和闭环控制相 结合的一种控制，是在闭环控制回路的基础
实际温度）。 ◎控制变量：控制器的输出信号称为控制变 量，它作用在控制对象（执行元件、功率放
大器） 上，影响和改变被控变量（放大器（控制
器）的输出信号）。 ◎被控变量：在控制系统中被控制的物理量 是被控变量。（空气温度） ◎反馈信号：是被控变量经传感器等元件变 换并返回到输入端的信号，一般与被控变量 成正
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，
•由于增加了反馈通道，系统的控制精度得 到了提高，若采用开环控制，要达到同样的 精度，则需要高精度的控制器，从而大大增 加了成本； •由于存在系统的反馈，可以较好地抑制系 统各环节中可能存在的扰动和由于器件的 老化而引起的结构和参数的不确定性； •反馈环节的存在可以较好地改善系统的动 态性能。 4、复合控制
温度的变化及房间散热条件的变化等）。 ◎输入信号的响应：由某一个输入信号产生 的输出信号又称为该输入信号的响应。 8.负反馈原理：将系统的输出信号引回输入 端，与输入信号相比较产生偏差，控制器利 用偏差的大小、正负进行控制，达到减小偏 差、消除偏差的目的。（以偏差纠偏差）
——构成反馈控制系统的核心 9. 由于有了负反馈，自动控制系统便形成 了一个按偏差进行进行控制的闭环系统（又 称反馈控制系统）
小，或这些扰动因素可以事先确定并能给 予补偿，则采用开环控制也能取得较为满意 的控
制效果； ◎对扰动没有抑制能力。 2、闭 环 控 制 系 统 ◎系统输出量对 控制作用有直接影响 ； ◎实现了按偏差控制； ◎也称为反馈控制； ◎闭环控制系统由前向通道（控制器和控制 对象）和反馈通道（反馈装置）构成； ◎反馈控制：正百度文库馈和负反馈； ◎具有正反馈形式的系统一般不能改进系 统性能，而且容易使系统性能变坏 ； ◎通常而言，反馈控制就是指负反馈控制。
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
比（热敏电阻即温度传感器的输出信号）。 ◎给定值：又称为指令输入信号，它与被控 变量是同一物理单位，用来表示被控变量的 设定
值（室内温度的设定值）。 ◎参考输入信号：代表指令输入信号与反馈 信号进行比较的基准信号称为参考输入信 号（电
位器的输出电压）。 ◎偏差信号：参考输入信号与反馈信号之差 称为偏差信号（e= r - y）。 ◎扰动信号：是加于系统上的不希望的外来 信号，它对被控变量产生不利的影响（周围 环境