《自动控制系统的组成和术语》知识点归纳
自动控制原理知识点汇总
自动控制原理知识点汇总自动控制原理是现代工程中的重要学科，它研究如何利用自动化技术实现对各种工业过程和系统进行控制和调节。
本文将对自动控制原理的相关知识点进行汇总，并进行详细说明。
1. 自动控制系统的基本组成自动控制系统主要由控制对象、感知器、执行器和控制器四个部分组成。
控制对象是需要被控制和调节的物理系统或工艺过程，感知器用于感知控制对象的运行状态，执行器负责根据控制器的指令执行相应的动作，而控制器则是整个系统的核心，根据感知器采集到的信号进行处理，并通过执行器对控制对象进行控制。
2. 控制系统的闭环与开环控制控制系统可以分为闭环控制和开环控制两类。
闭环控制是通过对控制对象的输出进行实时测量，并与预设的目标值进行比较，从而实现对系统状态的反馈控制。
开环控制则是不考虑控制对象的实际输出，仅根据预设的输入信号进行控制，无法实时调节系统状态。
3. 控制系统的稳定性控制系统的稳定性是指系统在受到外界扰动或控制指令变化时，能够恢复到稳定状态的能力。
稳定性分为绝对稳定和相对稳定两种。
绝对稳定是指系统在任何初始条件下都能恢复到稳定状态，相对稳定则是指系统在一定初始条件下能恢复到稳定状态。
稳定性分析常用的方法有根轨迹法、Nyquist稳定判据和Bode稳定判据等。
4. 控制系统的系统响应控制系统的系统响应描述了系统对输入信号的响应速度和质量。
常用的系统响应指标有超调量、调整时间、稳态误差和频率响应等。
超调量是指系统响应超过目标值的最大偏差，调整时间是系统从开始响应到稳定所需的时间，稳态误差是系统在稳定状态下与目标值之间的偏差，频率响应是系统对不同频率信号的响应特性。
5. PID控制器PID控制器是自动控制系统中最常用的控制器之一，它由比例项（P 项）、积分项（I项）和微分项（D项）组成。
比例项用于根据误差大小调节控制量，积分项用于对误差进行积分，以解决稳态误差问题，微分项用于预测误差的未来变化趋势，以减小超调和提高系统响应速度。
自动控制知识
(三)、大系统理论和智能控制论（第三阶段）
1970年以后
1.大系统理论 是指规模庞大、结构复杂、变量众多的 信息与控制系统，交通运输、生物工程、社会经 济和空间技术等复杂系统。
2.智能控制论 是具有某些仿人智能的工程控制与信
息处理系统， 如智能机器人、无人驾驶飞机。
vcd
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§1-2 基本控制方式
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§1-4 自动控制系统的分类
一、按给定信号分类: 1、恒值控制系统： 输入为常数，系统能排除扰动影响，使输
出保持恒定不变。 2、随动控制系统： 输入是时间的未知函数，要求输出跟随输
入信号变化。 3、程序控制系统： 输入量是时间的已知函数，要求输出以一
定精度跟随输入信号变化。
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二、按数学描述分类:
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四、自动控制系统举例 恒温箱自动控制系统
§1-3 自动控制系统的组成及术语
一、自动控制系统的组成 二、控制系统中的常用术语
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一、自动控制系统的组成
由控制器与被控对象组成,控制器是系统 中对被控对象起控制作用的各部分的总称。
被 控 对 象
自
控
系
统件 比调较节元元件件校 放 执 行 元 件
1、线性系统：用线性方程描述的系统。 性质：1）组成系统的所有元件都是线性元件； 2）具有齐次性和叠加性。
2、非线性系统：用非线性方程描述的系统。 性质：1）系统中只要有一个非线性元件就是
非线性系统。 2）不满足叠加原理。
三、按时间信号的性质分类
1.连续时间系统： 系统中所有信号都是连续函数形成的模拟量。
• 误差的稳态分量称为稳态误差；
• 稳态误差表示到达平衡状态（过渡过程 结束）的精度。
《自动控制系统》总复习资料整理总结及练习题库
• 8．正弦函数的拉氏变换是（ ）
• A G(s) 1 B
s
G(s) 1
s2 2
•
C
G(s)
s2
2
D
G(s)
s2
s
2
• 9. 一般为使系统有较好的稳定性,希望相角 裕度γ为（ ）
• A.0～15° B.15°～30° C.30°～ 60° D.60°～90°
• 10. 终值定理的数学表达式为（
• 解析：极点为-2和-5，在负实轴上，根据根 轨迹法，为B。
• 5, 某环节的传递函数是 G(s) 5s 3 2 ，则该 环节可看成由（ ）环节串联而组成s。
• A.比例、积分、滞后 B.比例、惯性、微分 C.比例、微分、滞后 D.比例、积分、微分
• 6. 二阶系统的传递函数 尼比ζ是（ ）
A、
B、
C、
D、与是否为单位反馈系统有关
，则该系统的闭环特征方程为
23、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的：
A、低频段
B、开环增益
C、高频段
D、中频段
24.已知单位反馈系统的开环传递函数为 时，系统的稳态误差是( )
A、 0 ； B、 ∞ ； C、 10 ； D、 20
，当输入信号是
25.关于P I 控制器作用，下列观点正确的有( ) A、 可使系统开环传函的型别提高，消除或减小稳态误差； B、 积分部分主要是用来改善系统动态性能的； C、 比例系数无论正负、大小如何变化，都不会影响系统稳定性； D、 只要应用P I控制规律，系统的稳态误差就为零。
R(s)
_
G1
G4
G2
G3
H1
C(s)
R(s)
《自动控制系统的组成和术语》知识点归纳
《自动控制系统的组成和术语》知识点归纳1.3自动控制系统的组成和术语通过对上面的实际控制系统的分析可以发现，不同的控制对象或生产过程，利用相应的控制元件组成不同的用途的控制系统，组成这些控制系统的元件可以是电气的、机械的或液压的。
系统的结构也不尽相同，但这些系统一般均采用负反馈的基本结构，其典型的方块图如图1-9所示。
参考输入---是系统的参考输入元件产生的输入信号。
主反馈-是被控量通过反馈元件产生的信号，它是被控量的函数。
比较元件-是将参考输入与主反馈进行比较产生的差值，，该差值是系统的作用信号，也称为作用误差。
所以比较元件也称作用误差检测器，并用符号表示。
偏差-是参考输入与主反馈之差，用表示。
控制元件-也称校正元件或控制器、调节器。
由于作用误差往往十分微弱，一般需要放大，并将它转换成适于执行机构工作的信号；另外由于对系统性能的要求，须对作用误差信号进行运算处理。
在一般的控制系统中，控制器常采用PID控制器。
执行元件-控制元件的输出作用到执行元件，执行元件再直接作用于被控对象，使被控对象随参考输入而变化。
被控对象-是系统被控制的设备或过程，它能完成特定的动作或生产任务。
被控量-是反馈系统被控制的物理量。
反馈元件-将被控量转换成主反馈量的装置，它可以对被控量进行测量并转换成能于参考输入进行比较的量值，以反馈元件也称测量元件。
理想化系统-能从参考输入直接产生理想输出的系统。
理想输出-也称希望的响应值，它是理想化系统所产生的理想响应。
系统误差-是希望的响应值与被控量之差。
典型自动控制系统一般都是由参考输入元件、比较元件、控制元件、执行元件、被控对象以及反馈元件六个基本单元组成。
每个基本单元都用一个方块表示，信号传递方向用箭头表示，传递方向都是单方向不可逆的，指向方块的箭头表示输入信号，离开方块的箭头表示输出信号。
自动控制复习总结提纲
自动控制复习提纲第一章 自动控制系统概论1、 自动控制系统的概念：就是在没人直接参与的情况下，利用控制装置操纵被控对象，使其按照预定的规律运动或变化2、 控制装置的组成：自动检测装置、自动调节装置、执行装置3、 系统术语 ⑴、 被控量：要求被控对象保持恒定或为按一定规律变化的物理量，一般是输出量，是时间的函数。
⑵、 给定信号：控制系统的输入信号，是时间的函数。
⑶、 偏差信号：是比较元件的输出信号，即给定信号与反馈信号之差。
⑷、 误差信号：系统被控量的希望值与实际值之差。
⑸、 干扰信号：破坏系统平衡，导致系统的被控量偏离其给定值的因素。
⑹、 反馈信号：从系统的输出端引出，经过变换回送至输入端与给定信号进行比较的信号。
4、 自动控制系统的分类： ⑴、 开环控制系统：若系统的输入量与输出量之间只有顺向作用，而没有反向联系，则该系统称为开环控制系统。
⑵、 闭环控制系统：输入量与输出量之间不仅有顺向作用，而且有反向作用的控制系统，称为闭环控制系统。
5、 对自动控制系统的基本要求：稳定性、快速性、准确性。
例1：适合于应用传递函数描述的系统是：线性定常系统例2：根据控制系统元件的特性，控制系统可分为：线性控制系统和非线性控制系统第二章 控制系统的数学模型1、 传递函数的定义：传递函数G （s ）=输出量的拉氏变换/输入另的拉氏变化=C （s ）/R (s ) 2、 用阻抗法求传递函数：电阻元件的传递函数用 R 表示， 电感元件的传递函数用 LS 表示；而电容元件的传递函数用 1/(CS) 表示；例题1：如图1所示，有源网络的传递函数)()(s U s U r c 为： -R2/R1图13、 动态结构图的等效变换及化简⑴、串联变换规则 ：当系统中有两个或两个以上环节串联时，其等效传递函数为各串联环节的传递函数的乘积。
C （s ）=G 1(s)G 2(s)R(s)=G （s ）R(s) ⑵、并联变换规则：当系统中两个或两个以上环节并联时，其等效传递函数为各并联环节的传递函数的代数和。
自动控制系统重点归纳总结
下，希望液面高度维持不变。试说明系统工
作原理，并画出系统结构图。
答：（1）工作原理：闭环控制方式。 （2）被控对象是水箱，被控量是水箱液位，给定 量是电位器设定位置（代表液位的希望值）。 主扰动是流出水量。
液位自动控制系统方框图
第2章 自动控制系统的数学模型
1、 数学模型
自动控制系统的分析与设计是建立在数学模型基础上的。
定义：以非根轨迹增益 (比如比例微分环节或惯性
环节的时间常数 )为可变参数绘制的根轨迹。
10( s 1) Wk ( s) s(10s 1) 5 Wk ( s) s(Ts 1)( s 1)
与常规（常义）根轨迹的 开环传函具 有相同形式
绘制思路：
变形
闭环传函
等效开环系统
例4.9
建模的基本方法:
(1) 机理分析法
(2) 统计法（辨识法）
（白箱） （黑箱）
(3)实验测取
2、传递函数
传递函数的定义： 零初始条件下，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变 换之比。
X c ( s) W ( s) X r ( s)
传递函数的求取
传递函数的求取方法：
1）利用传递函数的定义；a、零初始条件下取拉氏变换；
高阶系统的分析： 是以二阶系统为基础的，正确理解主导极点和偶子 的概念，对高阶系统的暂态性能进行近似分析。 结论是：
极点离虚轴越近（主导极点）对系统暂态响应影响越大， 离虚轴越远影响越小；零点靠近哪个极点（偶子）， 就把哪个极点的影响减弱。 高阶系统的稳定性判断则由代数稳定判据完成。
2、 稳态误差
tm d 1 2n
要求：熟练掌握它们的物理 含义、计算公式和相 互关系。 对照标准型！
自动控制系统的概念和组成
自动控制系统的概念和组成
自动控制系统是一种将输入信号转化为输出信号的系统，以实现对系统或过程的自动调节、控制和运行。
它通过感知和测量系统的状态或参数，并根据预设的目标或规则对系统进行调节和控制，使系统能够稳定运行、实现所需的输出。
自动控制系统由以下几个基本组成部分构成：
1. 传感器或测量器件：用于感知和测量系统或过程的状态、参数或特征。
传感器可以采集温度、压力、流量、速度等物理量，或者采集图像、声音等非物理信号。
2. 控制器：根据传感器采集到的信号，经过计算和处理后，生成控制信号。
控制器的核心功能是对系统进行实时的监测、分析和决策，以保证系统能够达到所需的输出。
3. 执行器：根据控制信号的指令，改变系统或过程的状态或参数。
执行器可以是电机、阀门、喷嘴等，用于控制机械、电气、流体等系统。
4. 反馈环路：用于实现对系统输出的连续监测和修正。
通过将执行器的输出信号再次反馈给控制器进行比较，可以实时检测和修正系统的偏差，确保系统稳定工作。
5. 人机界面：为操作员提供对系统的监控和操作界面，方便操作员设置参数、监测状态、进行诊断和故障处理等。
人机界面可以是显示屏、键盘、鼠标等。
综上所述，自动控制系统的概念是以传感器为输入，通过控制器生成控制信号，再通过执行器改变系统状态，最后通过反馈环路不断修正，实现对系统或过程的自动调节、控制和运行。
自动控制基础知识.详解
例2：“是”函数的真值 表
例3：“与”函数的真值 表
例4：“或”函数的真值 表
三、卡诺图
卡诺图：就是按一定规则画出的方块图。
图中一个方块就代表变量的一种取值情况，和真值表类似， 有n个逻辑变量，在卡诺图中就有2n 个格。
0 a1
aa
图1.19 单变量 卡诺图
3 复合控制
计算
给定值
计算
执行
测量
干扰
受控对象
被控量
测量
图1.7 复合控制框图
§1.2 传递函数与环节特性
一、比例环节
其传递函数为：
特点：当输人信号变化时，输出信号会同时以一定的比例 复现输入信号的变化。
x(t)
y(t)
A A
KA A
图1.8 比例环节动态特性
二、一阶环节
其传递函数为： 特点：当输入信号x(t)作阶跃变化后，输出信号y(t)立刻以
“非”函数可用常闭开关符号代表：
“非”函数的基本性质如下：
(2) 双变量(多变量)运算
设变量“a、b、c、d…”，函数S，有如下运算： a．“与”函数
又称“逻辑乘”，表示“同时”、“共同 ” 等价表于达两式个为常：开开关串联：
基本性质： 置换律： 结合律： 几个特殊关系：
当有n个变量时，“与”函数可表示为： 上述性质均成立
（2）过渡过程的5个品质指标
y
图1.13 定值系统的过渡过程
最大偏差A 过渡时间ts 余差C 衰减比ψ 振荡周期Tp
§1.4 自动控制的基本方式
f 被控对象
uห้องสมุดไป่ตู้
控制器
c
c
e
r0
图1.14 控制系统方框图
自动控制系统重点归纳总结
,
(t 0)
4T，当 2%时 调节时间 ts 3T，当 5%时
tm和％不存在
j 1 i 1 n N i
m
在时域分析法中使用
◆传递函数第三种形式：
零极点形式（首1）， 在根轨迹法中使用
传递函数性质
1、固有性：传函是系统数学模型的又一种形式，表达了系统
把输入量转换成输出量的传递关系。它只和系统本身的特 性参数有关，而与输入量怎样变化无关。 2、利用传递函数可直接根据系统传递的某些特征来研究系 统的性能；也可以将对系统性能的要求转换成对传递函数
的要求，从而对系统的设计提供简便的方法。
3、对应性：传递函数与微分方程一一对应。如果将s 置换，传递函数 微分方程。
d dt
4、同形性： W(s)虽描述了输出输入间的关系，但它不提供 任何该系统的物理结构。物理性质截然不同的系统或元件
，可以有相同的传递函数。 5、特殊性：传递函数仅适用于线性定常系统。
第一章
自动控制系统的基本概念
基本术语：反馈量，扰动量，输入量，输出量，被控对象；
基本结构：开环，闭环，复合；
基本要求：暂态，稳态，稳定性。 本章要解决的问题，是在自动控制系统的基本概念基础 上，能够针对一个实际的控制系统，找出其被控对象、
基本类型：线性和非线性，连续和离散，程序控制与随动；
输入量、输出量，并分析其结构、类型和工作原理。
数学模型定义： 能够描述控制系统输出量和输入量数量关系的数学表 达式，是物理系统运动特性的数学抽象。 控制系统数学模型的主要形式（古典）： (1)微分方程（时间域） （5）信号流图（复数域） (2)传递函数（复数域） （6）差分方程（离散） (3)结构框图（复数域） （7）脉冲传递函数（离散） (4)频率特性 (频域)
(完整版)自动控制原理知识点汇总
自动控制原理总结第一章 绪 论技术术语1. 被控对象:是指要求实现自动控制的机器、设备或生产过程。
2. 被控量：表征被控对象工作状态的物理参量(或状态参量)，如转速、压力、温度、电压、位移等。
3. 控制器：又称调节器、控制装置，由控制元件组成，它接受指令信号，输出控制作用信号于被控对象。
4. 给定值或指令信号r(t)：要求控制系统按一定规律变化的信号，是系统的输入信号。
5. 干扰信号n(t)：又称扰动值，是一种对系统的被控量起破坏作用的信号。
6. 反馈信号b(t)：是指被控量经测量元件检测后回馈送到系统输入端的信号。
7. 偏差信号e(t)：是指给定值与被控量的差值，或指令信号与反馈信号的差值。
闭环控制的主要优点：控制精度高，抗干扰能力强。
缺点：使用的元件多，线路复杂，系统的分析和设计都比较麻烦。
对控制系统的性能要求 :稳定性 快速性 准确性稳定性和快速性反映了系统的过渡过程的性能。
准确性是衡量系统稳态精度的指标，反映了动态过程后期的性能。
第二章 控制系统的数学模型拉氏变换的定义:-0()()e d st F s f t t+∞=⎰几种典型函数的拉氏变换1.单位阶跃函数1(t)2.单位斜坡函数3.等加速函数4.指数函数e -at5.正弦函数sin ωt6.余弦函数cos ωt7.单位脉冲函数(δ函数)拉氏变换的基本法则1.线性法则2.微分法则3.积分法则1()d ()f t t F s s⎡⎤=⎣⎦⎰L4.终值定理()lim ()lim ()t s e e t sE s →∞→∞==5.位移定理00()e()sf t F s ττ--=⎡⎤⎣⎦L e ()()atf t F s a ⎡⎤=-⎣⎦L 传递函数：线性定常系统在零初始条件下，输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比称为系统(或元部件)的传递函数。
动态结构图及其等效变换 1.串联变换法则2.并联变换法则3.反馈变换法则4.比较点前移“加倒数”；比较点后移“加本身”。
自动控制原理基础知识点总结
自动控制原理基础知识点总结自动控制原理是研究自动控制系统的基本原理和方法的一门学科，其核心思想是通过输入-输出关系来实现对系统的控制和调节。
以下是自动控制原理的一些基础知识点总结：1. 控制系统的组成：自动控制系统主要由输入信号、控制器、执行器和被控对象组成。
其中输入信号是控制系统的指令，控制器是根据输入信号和输出信号之间的差异来生成控制信号，执行器将控制信号转换为作用于被控对象的物理量。
2. 反馈控制和前馈控制：反馈控制是指将系统输出信号通过传感器反馈到控制器中，并与输入信号进行比较来生成控制信号；前馈控制是指将输入信号直接作用于控制器，不考虑系统输出信号的影响。
反馈控制可以有效地补偿系统的不确定性和扰动，提高系统的稳定性和鲁棒性。
3. 系统的数学模型：自动控制系统的设计和分析通常需要建立系统的数学模型，常见的数学模型包括差分方程、微分方程和状态空间方程。
通过对系统的数学模型进行分析，可以获得系统的稳定性、响应速度、稳态误差等性能指标，并用于控制器的设计和参数调节。
4. 控制器的类型：常见的控制器类型包括比例控制器、积分控制器和微分控制器，它们分别根据输出信号与误差信号的线性关系、积分关系和导数关系对系统进行控制。
此外，还可以通过组合和级联这些控制器来设计更复杂的控制系统。
5. 根轨迹和频率响应：根轨迹图可以用来分析系统的稳定性和动态特性，通过观察根轨迹的形状和分布可以确定系统的稳定性和阻尼特性。
频率响应则是通过输入信号在不同频率下的响应来分析系统的频域特性和频率补偿。
6. 系统的稳定性：系统的稳定性是指在某种条件下，系统输出能够在有界的范围内保持稳定。
常见的稳定性分析方法包括稳定性判据、稳定裕度和相角裕度分析。
7. 系统的性能指标：常见的性能指标包括系统的超调量、调整时间、静态误差和稳态误差，这些指标用于评估系统的控制性能和稳定性。
8. 控制系统的校正和调节：通过对系统控制器参数的调整和优化，可以改善系统的控制性能和稳定性。
《自动控制系统的组成和术语》知识点归纳
《自动控制系统的组成和术语》知识点归纳13自动控制系统的组成和术语通过对上面的实际控制系统的分析可以发现，不同的控制对象或生产过程，利用相应的控制元组成不同的用途的控制系统，组成这些控制系统的元可以是电气的、机械的或液压的。
系统的结构也不尽相同，但这些系统一般均采用负反馈的基本结构，其典型的方块图如图1-9所示。
参考输入---是系统的参考输入元产生的输入信号。
主反馈-是被控量通过反馈元产生的信号，它是被控量的函数。
比较元-是将参考输入与主反馈进行比较产生的差值，，该差值是系统的作用信号，也称为作用误差。
所以比较元也称作用误差检测器，并用符号表示。
偏差-是参考输入与主反馈之差，用表示。
控制元-也称校正元或控制器、调节器。
由于作用误差往往十分微弱，一般需要放大，并将它转换成适于执行机构工作的信号；另外由于对系统性能的要求，须对作用误差信号进行运算处理。
在一般的控制系统中，控制器常采用PID 控制器。
执行元-控制元的输出作用到执行元，执行元再直接作用于被控对象，使被控对象随参考输入而变化。
被控对象-是系统被控制的设备或过程，它能完成特定的动作或生产任务。
被控量-是反馈系统被控制的物理量。
反馈元-将被控量转换成主反馈量的装置，它可以对被控量进行测量并转换成能于参考输入进行比较的量值，以反馈元也称测量元。
理想化系统-能从参考输入直接产生理想输出的系统。
理想输出-也称希望的响应值，它是理想化系统所产生的理想响应。
系统误差-是希望的响应值与被控量之差。
典型自动控制系统一般都是由参考输入元、比较元、控制元、执行元、被控对象以及反馈元六个基本单元组成。
每个基本单元都用一个方块表示，信号传递方向用箭头表示，传递方向都是单方向不可逆的，指向方块的箭头表示输入信号，离开方块的箭头表示输出信号。
自控知识点整理
自控1、自动控制：无人直接参与、控制装置（控制器）、控制对象、被控量、预定规律。
2、自动控制理论的研究对象：自动控制系统。
3、自动控制系统组成：控制器（控制装置，又分检测装置、执行装置和校正装置）、被控对象。
（给定装置；比较、放大装置；执行装置；测量与变送装置；校正装置；被控对象）4、发展：经典（二战后），现代（20世纪60年代初）、大系统和智能控制（近年）。
5、自动控制比人工控制：利用控制器代替人完成控制。
6、开环：无被控量反馈，没有闭合，给定信号。
7、闭环：有被控量反馈，有闭合，偏差信号。
8、按给定信号特征，有恒值（给定量一经设定维持不变）；随动（又称伺服，给定量变化且变化规律未知）；程序（按事先设定规律变化）。
9、按系统中元件特征，有线性（全部，线性微分方程）；非线性（一个或多个）。
10、按系统中信号形式，有连续（微分方程）；数字（差分方程）。
11、自动控制系统的基本控制要求：稳、快、准。
12、数学模型：描述系统或元件输入量、输出量以及内部各变量之间关系的数学表达式。
动态模型：描述各变量动态关系的数学表达式。
13、微分方程：电阻R ；电容Cs 1；电感Ls ；积分s1；微分s 。
14、拉氏变换：15、传递函数：线性定常系统，输出拉氏变换比输入拉氏变换。
两种表示方法，零极点分布图16、典型环节传函： （1）比例K s G =)( （2）积分Tss G 1)(=（3）微分Ts s G =)( （4）惯性11)(+=Ts s G （5）振荡222222121)(nn n s Ts s T s G ωζωωζ++=++= （6）延迟s e s G τ-=)(17、结构图：信号线、综合点（比较点或运算点）、引出点和方框。
化简：并联；串联；反馈。
18、信号流图、梅逊公式 19、几种常用传递函数： （1）给定量传函：)()(s R s C r r =Φ；干扰量传函：)()(s N s C n n =Φ )()()()()(s N s s R s s C n r Φ+Φ= （2）给定量误差出传函：)()(s R s E r e =Φ；干扰量误差传函：)()(s N s E n en =Φ )()()()()(s N s s R s s E en e Φ+Φ=20、典型输入信号：阶跃（常值信号）；斜坡（等速信号）；抛物线；单位脉冲；正弦。
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。
1.1自控系统的组成及术语
1.1自控系统的组成及术语
输入信号：从系统外部输入的对系统输出有影响的信号。
包括给定信号r(t)和扰动信号d(t)。
给定信号：系统控制信号或称参考输入。
输出信号c(t)：整个系统中被控制的信号。
它和输入信号有一定的函数关系。
反馈信号：并联校正装置或反馈环节输出的信号。
主反馈信号b(t) 、局部反馈信号。
扰动信号：扰动是一种对系统的输出产生不利影响的信号。
如果扰动产生在系统内部称为内扰；扰动产生在系统外部，则称为外扰。
外扰是系统的输入量。
偏差信号：给定信号和（主）反馈信号之差。
误差信号：系统输出信号的实际值
对象是一个设备，它是由一些机器零件有机地组合在一起的，其作用是完成一个特定的动作。
在下面的讨论中，称任何被控物体（如加热炉、化学反应器或宇宙飞船）为对象。
过程称任何被控制的运行状态为过程，其具体例子如化学过程、经济学过程、生物学过程。
扰动扰动是一种对系统的输出产生不利影响的信号。
如果扰动产生在系统内部称为内扰；扰动产生在系统外部，则称为外扰。
外扰是系统的输入量。
1）被控对象：控制系统所控制和操纵的对象。
2）控制器：依据偏差信号，对被控对象发出控制信号。
3）放大变换：将偏差信号放大或变换为适合控制器执行的信号。
4）校正装置：为改善控制系统的静态和动态特性而附加的装置。
串联在系统前向通道的称为串联校正装置；接成反馈形式的称为并联校正装置。
5）给定环节：产生合适的给定信号（参考输入信号）。
6）反馈环节：测量系统的输出信号，并将其变换为合适的反馈信号。
自动控制原理基本知识点
自动控制原理基本知识点1.控制系统的基本组成和结构：自动控制系统一般由被控对象、传感器、控制器和执行器组成。
被控对象是需要控制的物理系统，传感器用于采集被控对象的参数信息，控制器根据采集到的参数信息进行计算和控制命令的输出，执行器负责根据控制命令对被控对象进行操作。
2.控制器的种类和工作原理：常见的控制器有比例控制器、积分控制器、微分控制器和PID控制器等。
比例控制器的输出与被控对象的参数成比例，用于消除静差；积分控制器的输出与被控对象参数的积分值成正比，用于消除稳态误差；微分控制器的输出与被控对象参数的变化率成正比，用于提高系统的动态响应速度；PID控制器是由比例、积分和微分控制器组成的综合控制器，可以在一定程度上综合利用比例、积分和微分控制器的优点。
3.系统的稳定性和稳定裕度：在自动控制系统中，稳定性是一个重要的性能指标。
系统稳定性的判据是该系统在无限时间内的响应能否在有限范围内振荡或逐渐衰减趋于平衡态。
稳定裕度是指系统实际稳定边界与临界稳定边界之间的差值，用于评估系统稳定性的好坏。
较大的稳定裕度意味着系统对参数变化和负载干扰具有较强的抵抗能力。
4.控制系统的性能指标：自动控制系统的性能指标包括稳态误差、动态响应和抗干扰能力等。
稳态误差是指系统在稳定工作状态下与期望值之间的差别，可以通过选择合适的控制器和调节参数来降低；动态响应是指系统在受到扰动或控制命令改变时，恢复到新的稳定状态所需的时间和过程，可以通过调节控制器的参数来提高；抗干扰能力是指系统对于外部干扰的响应能力，可以通过增加控制器的增益和改进控制策略来改善。
5.开环控制和闭环控制：自动控制系统可以分为开环控制和闭环控制两种模式。
开环控制是指输出量不通过传感器进行反馈，仅根据期望输入和系统模型进行控制。
闭环控制是指输出量通过传感器进行反馈，并与期望输入进行比较后进行控制。
闭环控制可以实现对系统的实时监测和修正，具有较好的稳定性和鲁棒性。
自动控制原理知识点总结
自动控制原理知识点总结自动控制原理知识点总结：1. 控制系统的基本组成：控制系统由输入、控制器、执行器和反馈组成。
输入是指输入给控制系统的参考信号，控制器根据输入信号产生控制信号，执行器将控制信号转化为控制动作，反馈是指将执行器输出的控制动作与输入信号进行比较得到误差信号，并反馈给控制器进行调节。
2. 控制系统的分类：控制系统根据输入信号的类型分为开环控制系统和闭环控制系统。
开环控制系统只根据输入信号来产生控制信号，没有反馈调节的功能；闭环控制系统则根据输入信号与反馈信号之差来进行调节，具有更好的稳定性和鲁棒性。
3. 控制系统的建模方法：控制系统的建模是指通过数学模型描述控制系统的动态行为。
常用的控制系统建模方法有传递函数法、状态空间法和频域法。
传递函数法适用于线性时不变系统，可以通过拉普拉斯变换来获取传递函数；状态空间法适用于线性时变和非线性系统，可以利用系统的状态方程来描述系统的动态特性；频域法适用于周期信号和稳态响应分析，可以通过傅里叶变换来分析系统的频域特性。
4. 控制系统的稳定性分析：稳定性是控制系统最基本的性能指标之一。
稳定性分析可以通过判据和准则来进行，常见的稳定性判据有极点位置法、根轨迹法和Nyquist稳定判据；稳定性准则包括Nyquist稳定准则、Bode稳定准则和根轨迹稳定准则等。
5. 控制系统的性能指标：除了稳定性，控制系统还有很多其他的性能指标，如超调量、响应时间、稳态误差、鲁棒性等。
超调量反映了系统对输入信号的过冲程度；响应时间表示系统从初始状态到稳态的时间；稳态误差指系统在稳态下输出与输入之间的偏差；鲁棒性是指系统对参数变化和扰动的抵抗能力。
6. 控制系统的调节方法：控制系统的调节是指根据控制目标来调节控制器参数或调整控制策略以改善系统性能。
常见的调节方法有比例控制、比例积分控制、比例积分微分控制和模糊控制等。
比例控制只根据误差信号调节控制量，比例积分控制在比例控制的基础上引入积分作用，比例积分微分控制则引入微分作用以更好地调节系统；模糊控制利用模糊逻辑来处理不确定和模糊的输入输出关系，具有很好的鲁棒性和适应性。
自动控制系统的组成及其质量指标概述
– 执行器（调节阀）：把调节器的指令成比例地转换为直线 或角位移地装置
– 自动控制系统：受控对象和控制装置的总体，由控制对象 和自动控制设备组成
图1-1 室温自动控制系统
1一温度传感器 2一热水加热器 3一温度控制器 4一电动二通阀 qa一外侵热量 θa一室内温度θb一室外温度 θc一送风温度
•气动控制系统 •液动控制系统 •电动控制系统
• 按系统的结构特点分类
– 反馈控制系统 – 前馈控制系统 – 前馈－反馈控制系统
若按控制器的控制规律分
双位控制系统 比例控制系统 比例积分控制系统 比例微分控制系统 比例积分微分控制系统
1.1.3自动控制系统的质量指标
基本概念
自动化领域内，把被控参数不随时间而变化的平衡状态 称为系统的静态
图1—4 过渡过程的基本形式
a)发散振荡过程 b)等幅振蔼过程 c)衰减振荡过程 d)单调衰减过程
发散振荡
等幅振荡
衰减振荡(1)
最大偏差
给定值
余差
tp ts
衰减振荡(2)
（单调过程）无振荡过程
图1-5 自动控制系统受到阶跃干扰后 衰减振荡过程质量指标
二、自动控制系统的质量指标
• 余差（e） ：系统过渡过程终了时给定值与被控参 数稳定值之差
发散振荡的品质指标
• 过渡时间？？？ • 峰值时间？？？
对控制系统的性能要求
• 稳：动态过程的振荡倾向和系统重新恢 复平衡工作状态的能力
过 程1
过 程2
准：
• 系统过渡到新的平衡工作状态后或系统 受到扰动后重新恢复平衡后，最终保持 的精度，反映了动态后期的性能
过程1
自动控制系统的组成及术语
典型反馈控制系统的原理如图所示
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(1)被控对象:它是控制系统所控制和操纵的对象, 它接受控制量并输出被控制量。
(2)控制器:接收变换和放大后的偏差信号,转换为 对被控对象进行操作的控制信号。
(3)放大变换环节:将偏差信号变换为适合控制器执 行的信号。它根据控制的形式、幅值及功率来放 大变换。
(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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(4)校正装置:为改善系统动态和静态特性而附加 的装置。如果校正装置串联在系统的前向通道中, 称为串联校正装置;如果校正装置接成反馈形式, 称为并联校正装置,又称局部反馈校正。
(5)反馈环节:它用来测量被控量的实际值,并经过 信号处理,转换为与被控制量有一定函数关系,且 与输入信号同一物理量的信号。反馈环节一般也 称为测量变送环节。
(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。
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(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)给定环节:产生输入控制信号的装置。
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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。
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《自动控制系统的组成和术语》知识点
归纳
1.3自动控制系统的组成和术语
通过对上面的实际控制系统的分析可以发现，不同的控制对象或生产过程，利用相应的控制元件组成不同的用途的控制系统，组成这些控制系统的元件可以是电气的、机械的或液压的。
系统的结构也不尽相同，但这些系统一般均采用负反馈的基本结构，其典型的方块图如图1-9所示。
参考输入---是系统的参考输入元件产生的输入信号。
主反馈-是被控量通过反馈元件产生的信号，它是被控量的函数。
比较元件-是将参考输入与主反馈进行比较产生的差值，，该差值是系统的作用信号，也称为作用误差。
所以比较元件也称作用误差检测器，并用符号表示。
偏差-是参考输入与主反馈之差，用表示。
控制元件-也称校正元件或控制器、调节器。
由于作用误差往往十分微弱，一般需要放大，并将它转换成适于执行机构工作的信号；另外由于对系统性能的要求，须对作用误差信号进行运算处理。
在一般的控制系统中，控制器常采用PID控制器。
执行元件-控制元件的输出作用到执行元件，执行元件再直接作用于被控对象，使被控对象随参考输入而变化。
被控对象-是系统被控制的设备或过程，它能完成特定的动作或生产任务。
被控量-是反馈系统被控制的物理量。
反馈元件-将被控量转换成主反馈量的装置，它可以对被控量进行测量并转换成能于参考输入进行比较的量值，以反馈元件也称测量元件。
理想化系统-能从参考输入直接产生理想输出的系统。
理想输出-也称希望的响应值，它是理想化系统所产生的理想响应。
系统误差-是希望的响应值与被控量之差。
典型自动控制系统一般都是由参考输入元件、比较元件、控制元件、执行元件、被控对象以及反馈元件六个基本单元组成。
每个基本单元都用一个方块表示，信号传递方向用箭头表示，传递方向都是单方向不可逆的，指向方块的箭头表示输入信号，离开方块的箭头表示输出信号。