自动控制理论
自动控制理论知识点总结
自动控制理论知识点总结1.控制系统的基本结构：一个典型的控制系统由被控对象、传感器、执行器、控制器和连接它们的信号线组成。
传感器将被控对象的状态转化为电信号，控制器根据目标和实际状态的差异来产生控制信号，执行器根据控制信号来调整被控对象的状态。
2.控制系统的稳定性：稳定性是控制系统最重要的性能之一、控制系统稳定即表示系统输出能够在有界的范围内保持在稳定值附近，不会出现无限增长或无限衰减的情况。
稳定性的分析基于控制系统的传递函数，通过判断系统的特征根位置来确定系统稳定性。
3.控制系统的性能指标：控制系统除了要求稳定外，还需要满足一定的性能指标。
常见的性能指标包括超调量、调节时间、稳态误差、抗干扰能力等。
这些指标通常与控制系统的设计需求有关，不同应用领域的控制系统对性能指标的要求也有所不同。
4.PID控制器：PID控制器是自动控制中最常见的一种控制器。
PID控制器根据比例、积分和微分三个部分对误差进行调节，从而实现系统状态的稳定控制。
PID控制器结构简单、调节方便，并且在很多领域都有广泛应用。
5.系统辨识：系统辨识是指通过对已有数据进行分析和处理，确定出系统的数学模型。
系统辨识可以基于频域分析、时域分析等方法进行。
通过系统辨识，可以为控制系统的设计、分析和优化提供重要的基础。
6.线性系统与非线性系统：控制系统可以分为线性系统和非线性系统。
线性系统的特点是可以通过叠加原理进行分析，传递函数和状态空间模型可以直接应用于控制系统。
而非线性系统则需要利用非线性控制的方法进行分析和设计。
7.鲁棒控制：鲁棒控制是一种能够保证控制系统在不确定性和干扰的情况下依然能保持稳定性和性能的控制方法。
鲁棒控制通常使用基于频域设计的方法，能够有效地抑制外界不确定性和不良影响。
8.自适应控制：自适应控制是指能够根据系统动态特性和外界环境变化，自动调整控制器参数和结构的控制方法。
自适应控制可以有效地应对系统参数不确定性和变化的情况，有助于提高系统的稳定性和性能。
自动控制理论精选版
通过分析系统的极点和零点分布，判断系统的稳定性，以及系统在不同频率下 的响应特性。
稳定性分析
劳斯稳定判据
通过计算劳斯表格，判断系统的稳定 性，以及系统在不同频率下的响应特 性。
根轨迹法
通过绘制根轨迹图，了解系统极点的 变化规律，从而判断系统的稳定性。
性能指标分析
动态性能指标
包括上升时间、峰值时间、调节时间等，用于评估系统的动态性能。
稳态性能指标
包括稳态误差和无差度等，用于评估系统的稳态性能。
04
自动控制系统设计
设计方法
开环设计法
根据系统的期望性能指标，直接设计出系统的开 环传递函数。
最优设计法
在满足一定约束条件下，使某种性能指标达到最 优。
ABCD
闭环设计法
通过选择一个合适的闭环极点位置，设计出相应 的闭环系统，以满足期望的性能指标。
传递函数包括分子和分母多项式，分别描述系统 的输入和输出之间的关系。
通过分析传递函数，可以了解系统的稳定性、频 率响应等特性。
方框图与信号流图
方框图是一种用方框和箭头表示系统各组成部分及其相互关系的图形表示方法。 信号流图是一种用箭头表示信号流向，用节点表示系统组成部分的图形表示方法。
方框图和信号流图都是描述系统动态行为的工具，可以帮助分析和设计控制系统。
专家控制
一种基于专家知识的控制方 法，通过将专家知识和经验 应用于控制系统，提高系统 的智能化水平和决策能力。
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控制方式
开环控制
控制器将输入信号传递给被控对象，不接收被控 对象的反馈信号。
闭环控制
控制器接收被控对象的反馈信号，并将其与输入 信号进行比较，根据误差信号进行控制。
自动控制原理--第1章 自动控制理论的一般概念
1-3 典型控制系统
恒值系统：
也称镇定系统。输出量以一定的精度等于 给定值，而给定值一般不变化或变化很缓慢， 扰动可随时变化的系统称为恒值系统，在生产 过程中，这类系统非常多。例如：恒温系统， 恒压系统等。
例 锅炉空气预热器密封间隙控制系统
系统通过间隙传感器实时测量出密封间隙值并送入计算 机，与设定值比较后，发出控制指令至电动机提升机构，调 整密封板的位置，达到维持密封间隙值恒定的目的。
u
~220V
开关闭合后，不同 的输入电压u对应于 不同的温度t。
炉温开环控制系统
扰动量
输入量 (电源 )
开关
加热电 阻丝
控制装置
电炉恒 温箱
受控对象
输出量 (温度)
炉温开环控制系统方框图
扰动
给定值
控制器
被控制 对象
典型开环控制的方框图
输出量
系统框图帮助理解系统的构成和性质
开环控制系统特点： 信号从输入到输出无反馈,单向传递. 结构简单. 控制精度不高,无法抑制扰动.
第1章 自动控制理论的一般概念
1-1 自动控制发展史 1-2 自动控制的基本方式 1-3 典型控制系统 1-4 对于自动控制系统的要求
1-1 自动控制发展史
经典控制理论（20世纪40年代及其以前）
主要研究单输入单输出线性定常系统 时域、频域和复域分析和设计问题。
现代控制理论（20世纪60年代）
主要研究多输入、多输出、时变参数、高精度复杂系统 分析和设计问题；最优控制问题。
(c)
五、复合控制
它是把按偏差控制与按扰动控制结合起来，对于主
要扰动采用适当的补偿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
自动控制理论
1、什么是自动控制？自动控制就是应用控制装置自动的、有目的地控制或调解机器设备或生产过程，使之按照人们规定的或者是希望的性能指标运行。
2、参数值（给定值输入）：电动机转速就有一定值，故电位器的变化3、自动控制系统：电动机转速变化的测速发电机电压的发至输入端与电位器电压进行比较，两者的差值（又称偏差信号）控制功率放大器（控制器），控制器的输出控制电动机的转速。
4、扰动：当电源变化、负载变化等将引起转速变化，也称受控对象。
5、人工控制系统：当发现电动机转速高于给定值时，马上调节电位器的动点，使电动机的电枢电压减少，降低转速，使之恢复到给定值。
6、开环控制系统：一个系统，如果在其控制器的输入信号中不包括含受控对象输出端的被控量的反馈信号。
7、开环控制系统：一个系统，如果在其控制器的输入信号中包括含受控对象输出端的被控量的反馈信号。
8、多回路反馈控制系统：一个复杂的控制系统（实际生产过程往往是很复杂的，因而构成的控制系统也往往是很复杂的）也可能有多个反馈信号（除被控量的反馈信号外，还有其他的反馈信号），组成多个闭合回路。
9、恒值控制系统：的任务是保持被控量恒定不变，也即是被控量在控制过程结束在一个新的稳定状态时，被控量等于给定值。
（发电机电压控制，电动机转速控制，电力网的频率（周波））10、随动控制系统（随动系统）：他是被控量的给定值随时间任意变化的控制系统，随动控制系统的任务是在各种情况下使被控量跟踪给定值的变化。
（运动目标的自动跟踪、跟踪卫星的雷达天线控制系统，工业控制中的位置控制系统，工业自动化仪表中的现实记录等）11、控制系统的性能要求：稳定性、快速性、准确性12、建立系统微分方程步骤：1. 确定系统输入量(给定量和扰动量) 与输出量(被控制量, 也称系统响应2. 列写系统各部分3. 消去中间变量,求出系统的微分方程 4. 将微分方程整理成标准形式。
13、顺馈控制：按扰动控制的开环控制系统，是利用可测量的扰动量，产生一种补偿作用，以减小或抵消扰动对输出的影响。
2024版第2章自动控制理论基础
自动控制应用领域
工业自动化
自动控制技术在工业自动化领域应用 广泛，如自动化生产线、工业机器人、 自动化仓储等。
建模方法包括机理建模和实验建模两种。 机理建模是根据系统的物理或化学原理 建立数学模型，适用于对系统内部机理 有深入了解的情况。实验建模则是通过 系统输入输出数据的测量和分析，建立 系统的数学模型，适用于对系统内部机 理了解不足的情况。
线性系统稳定性分析
稳定性的概念与分类
稳定性分析方法
稳定性是指系统在受到扰动后，能否 恢复到原来的平衡状态或趋近于某个 稳定的平衡状态。根据稳定性的不同 特点，可以将稳定性分为渐近稳定、 指数稳定、有界稳定等。
04
智能家居
自动控制技术在智能家居领域的应用 包括智能照明、智能空调、智能安防 等。
02
自动控制基本原理
反馈控制原理
03
反馈控制定义
通过将被控对象的输出信号与期望信号进 行比较，产生误差信号，再利用误差信号 对被控对象进行控制的方式。
反馈控制特点
具有抑制干扰、减小误差、提高系统稳定 性等优点，但可能产生滞后现象。
稳定性分析方法包括时域分析法、频 域分析法和根轨迹法等。其中，时域 分析法是通过求解系统的微分方程， 分析系统的时间响应来判断稳定性； 频域分析法是通过分析系统的频率响 应特性来判断稳定性；根轨迹法是通 过绘制系统特征方程的根轨迹图来判 断稳定性。
稳定性判据
稳定性判据是用来判断线性系统稳定 性的重要依据，包括劳斯判据、赫尔 维茨判据、奈奎斯特判据等。这些判 据可以通过分析系统的特征方程或频 率响应特性，得出系统稳定的条件。
《自动控制理论》课件
1.1 自动控制理论的定义1.2 自动控制系统的分类1.3 自动控制理论的应用领域二、数学基础2.1 线性代数基础2.2 微积分基础2.3 常微分方程2.4 拉普拉斯变换三、经典控制理论3.1 概述3.2 传递函数3.3 系统稳定性分析3.4 系统响应分析3.5 系统校正设计四、现代控制理论4.1 状态空间描述4.2 状态空间分析4.3 控制器设计4.4 观测器设计4.5 系统李雅普诺夫稳定性分析五、线性二次调节器5.2 性能指标5.3 调节器设计5.4 数字实现六、非线性控制系统6.1 非线性系统的特点6.2 非线性方程和方程组的求解6.3 非线性系统的分析和设计方法6.4 非线性控制系统的应用实例七、模糊控制系统7.1 模糊控制理论的基本概念7.2 模糊控制规则和推理方法7.3 模糊控制器的设计7.4 模糊控制系统的仿真和应用八、自适应控制系统8.1 自适应控制的基本概念8.2 自适应控制算法8.3 自适应控制系统的性能分析8.4 自适应控制的应用实例九、智能控制系统9.1 智能控制的基本概念9.2 人工神经网络在自动控制中的应用9.3 遗传算法在自动控制中的应用9.4 模糊神经网络在自动控制中的应用十、自动控制技术的应用10.1 工业自动化10.2 交通运输自动化10.3 生物医学工程自动化10.4 家居自动化六、非线性控制系统6.1 非线性系统的特点6.2 非线性方程和方程组的求解求解非线性方程和方程组通常需要使用数值方法，如牛顿法、弦截法和迭代法等。
6.3 非线性系统的分析和设计方法对于非线性系统，常用的分析方法有相平面分析、李雅普诺夫方法和描述函数法等。
设计方法包括反馈线性化和滑模控制等。
6.4 非线性控制系统的应用实例例如，臂的控制、电动汽车的稳定控制等。
七、模糊控制系统7.1 模糊控制理论的基本概念模糊控制是一种基于的控制方法，它通过模糊逻辑对系统的输入和输出进行处理，从而实现控制目的。
自动控制理论概述
8.1 传感器的选用
• 8.1.2 传感器选择的一般步骤 选择传感器总的原则是：在满足对传感器所有要求的情况
下，力求成本低、工作可靠且便于维修的原则，即性能价格 比要高的原则。一般可按下列步骤进行： 1 ．借助于传感器分类表。即按被测量的性质，从典型应用中可 以初步确定几种可供选用的传感器的类别。 2 ．借助于常用传感器比较表。即按测量的范围、测量精度及环 境要求等进一步确定传感器的类别。 3 ．借助于传感器的产品目录。根据所选的传感器的类别，借助 产品目录，选出传感器的规格、型号、性能和尺寸。
图1-3 直流电动机转速闭环控制方框图
闭环控制特点
循环控制， 路径闭合
系统精度高， 抗干扰能力强
结构复杂，元 件和参数配置 要求较高
第一章 自动控制的基本概念
1.4 自动控制系统的分类
定值、随动和程序控制系统
定值控制系统 系统给定值（参考输入）为恒定常数，这种控制系统称为定值控制
系统，这种系统可通过反馈控制使系统的被控参数（输出）保持恒定、 希望的数值。
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8.1 传感器的选用
由于传感器精度的高低、性能的好坏直接影响到检测的 结果，影响到自动检测系统的品质和整个系统的运行状态 ，因此，选择合适的传感器是一个很重要环节。
• 8.1.1 传感器的选择要求 传感器的选择要求是全面的、严格的，是选用传感器的依
据。具体要求主要有以下几点： 1)技术指标要求。
如绝缘电阻、耐压等级及接地保护等。
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8.1 传感器的选用
5）可靠性要求 如抗干扰、使用寿命、无故障工作时间等。
6）维修及管理要求 如结构简单、模块化、有自诊断能力、有故障显示等。 上述要求又可分为两大类：一类是共同的要求，如线性度
自动控制理论沈传文pdf
自动控制理论沈传文pdf
自动控制理论是一门研究物理、化学、生物等实际系统的自动控制原理和方法的学科。
自动控制理论重要的基本概念包括系统、控制器、信号、误差、反馈等。
自动控制理论的核心是控制器的设计，即根据系统的特性和要求选择合适的控制器结构和参数，使得系统能够满足预定的控制要求。
自动控制理论的发展史可以追溯到19世纪中叶。
20世纪初，随着电力系统、飞机、火箭等重要工程的发展，自动控制理论得到了迅速的发展。
到了20世纪50年代，计算机的出现进一步推动了自动控制理论的发展，使得控制系统的精度、稳定性、可靠性等都有了质的飞跃。
沈传文教授是中国自动控制理论的开创者之一。
他的《现代控制理论》一书被誉为中国自动控制理论教材的经典之作。
该书系统地介绍了现代控制理论的主要内容和基本方法，成为了一代代控制工作者的必备读物。
总之，自动控制理论在现代科技中的应用非常广泛，涉及到机电设备、通信、交通运输、航空航天、冶金、化工、生物医药等众多领域。
掌握自动控制理论对于控制工作者来说非常重要，能够提高工程技术水平，实现科学、高效的控制。
自动控制理论
基本组成（ 基本组成（续）
<6>校正元件：也叫补偿元件，它是结构或参数便于 校正元件：也叫补偿元件， 校正元件 调整的元件。用串联或并联（反馈） 调整的元件。用串联或并联（反馈）的方式连接 于系统中，以改善系统的性能。 于系统中，以改善系统的性能。如：电阻、电容 电阻、 组成的无源或有源网络，还有计算机。 组成的无源或有源网络，还有计算机。
00:39
1.2 自动控制的基本原理
自动控制：没有人直接参与，利用自动控制装置， 自动控制：没有人直接参与，利用自动控制装置， 工作机械或生产过程自动地按照预定规律运行或 使工作机械或生产过程自动地按照预定规律运行或 某些物理量按预定要求变化。 使某些物理量按预定要求变化
自动控制
连杆的长度 记下期望液位
基本组成
<1>给定元件：其职能是给出与期望的被控量相对 给定元件： 给定元件 应的系统输入量。一般为电位器。 应的系统输入量。一般为电位器。 <2>比较元件：其职能是把测量到的被控量实际值 比较元件： 比较元件 与给定元件给出的输入量进行比较，求出他们 与给定元件给出的输入量进行比较， 之间的偏差。常用的有差动放大器、 之间的偏差。常用的有差动放大器、机械差动 装置、电桥电路、计算机等。 装置、电桥电路、计算机等。 <3>测量元件：其职能是检测被控制量的物理量。 测量元件：其职能是检测被控制量的物理量。 测量元件 如测速机、热电偶、自整角机、电位器、 如测速机、热电偶、自整角机、电位器、旋转 变压器、浮子等。 变压器、浮子等。
00:39
1.2 自动控制的基本原理
3．准确性 ．
过渡过程结束后系统就 进入稳态，此时系统输 进入稳态，此时系统输 出量的期望值与实际值 之差称为稳态误差。 之差称为稳态误差。 稳态误差越小， 稳态误差越小，控制系 统的稳态精度越高。 统的稳态精度越高。 无差系统、有差系统。 无差系统、有差系统。
自动控制理论发展史
自动控制理论发展史自动控制理论是研究如何设计、分析和实现自动控制系统的学科。
它涉及到数学、工程和物理等多个领域，经过数十年的发展，取得了广泛的应用和重要的成果。
本文将对自动控制理论的历史进行回顾和总结，探讨其发展的重要里程碑。
1.早期控制理论的起源在自动控制理论发展的早期阶段，人们主要关注如何通过机械装置实现自动控制。
18世纪末，雅各布·温特和约瑟夫·马里奥·雅科比开创了自动控制领域的先河。
他们分别发明了温特调节系统和雅科比的机械计算机，这两项发明被视为现代自动控制的重要基石。
2.经典控制理论的发展经典控制理论主要集中在线性系统的分析与设计上。
20世纪30年代，黑尔伯特正演算法的提出奠定了经典控制理论的基础，为后来的PID控制器奠定了基础。
此后，由于工程实践的需求，随着频率响应、根轨迹和复平面等概念的引入，经典控制理论逐渐成熟并被广泛应用。
3.现代控制理论的诞生随着科学技术的发展和对更高控制性能的需求，进一步推动了自动控制理论的发展。
20世纪40年代和50年代，现代控制理论开始崭露头角。
导纳法和态空间法等概念的提出为自动控制理论的进一步推进奠定了基础。
此外，奈奎斯特和布鲁克斯斯等学者的贡献，使得自动控制的频域分析和设计方法得以成为一门独立的学科。
4.控制理论的发展与应用随着计算机技术的发展，控制理论也得以推动和应用于更多领域。
20世纪60年代，数字控制技术的出现使得控制系统的精度和性能得到极大提升。
此后，随着自适应控制、鲁棒控制和优化控制等新概念的提出，控制理论迎来了一次次的飞跃。
特别是随着人工智能的兴起，基于神经网络和模糊逻辑的控制理论开始受到广泛关注。
5.未来的发展趋势随着科技的迅猛发展，自动控制理论也面临着新的挑战和机遇。
深度学习、强化学习等新兴技术的涌现将为控制理论的进一步发展提供巨大的潜力。
同时，面对日益复杂的工程系统和全球化的挑战，自动控制理论也需要不断创新和发展，以满足实际应用的需求。
自动控制理论简介
自动控制理论简介自动控制理论是一门研究如何利用自动控制装置对生产过程、物理系统或其他动态过程进行控制的理论。
它是控制工程、系统工程、信息科学等领域的基础，广泛应用于工业、军事、航空航天、交通运输、环境保护等领域。
1. 系统建模：通过建立数学模型来描述系统的动态行为，为分析和设计控制系统提供依据。
2. 控制器设计：根据系统模型和控制目标，设计合适的控制器，以实现对系统的精确控制。
3. 系统稳定性分析：研究系统的稳定性条件，确保系统在受到扰动时能够迅速恢复到稳定状态。
4. 最优控制：在满足一定约束条件下，寻找最优控制策略，使得系统性能达到最佳。
5. 鲁棒控制：研究系统在不确定性因素影响下的稳定性问题，提高系统的抗干扰能力。
8. 分布式控制：研究多个控制器协同工作的问题，实现大规模复杂系统的有效控制。
1. 经典控制理论：20世纪40年代至60年代，主要研究单输入单输出线性系统，采用传递函数、频率响应等方法进行分析和设计。
2. 现代控制理论：20世纪60年代至80年代，主要研究多输入多输出线性系统，采用状态空间方法进行分析和设计。
3. 非线性控制理论：20世纪80年代至今，主要研究非线性系统，采用李雅普诺夫方法、滑模控制等方法进行分析和设计。
4. 复杂系统控制理论：近年来，随着系统复杂性的增加，研究多智能体系统、网络控制系统等复杂系统控制问题。
自动控制理论的发展对人类社会产生了深远的影响，使得许多复杂的工程问题得以解决，提高了生产效率和生活质量。
随着科技的不断进步，自动控制理论将继续发展，为人类社会带来更多的便利和福祉。
自动控制理论简介（续）1. 工业自动化：在制造业中，自动控制理论被用来设计生产线上的、数控机床和其他自动化设备，以提高生产效率和产品质量。
2. 智能家居：自动控制理论被应用于智能家居系统，如智能照明、温度控制和安全监控，以提供更加舒适、安全和节能的生活环境。
3. 医疗设备：自动控制理论被用于设计各种医疗设备，如呼吸机、透析机和胰岛素泵，以帮助医生和护士更有效地治疗患者。
自动控制理论发展
自动控制理论是一门研究如何设计稳定、鲁棒和高性能控制系统的学科。
自动控制理论的发展可以分为以下几个阶段：
1. 经典控制理论阶段：20世纪前半叶，经典控制理论主要集中在线性系统的研究上，包括PID控制器、根轨迹法、频域分析等方法。
这些方法主要适用于线性、稳定、可预测的系统。
2. 现代控制理论阶段：20世纪60年代后期至70年代初期，现代控制理论开始崭露头角，状态空间方法、最优控制理论、鲁棒控制理论等相继涌现，为非线性、时变系统的分析与设计提供了新的思路。
3. 数字控制理论阶段：随着计算机技术的发展，数字控制理论应运而生。
数字信号处理技术的应用使得控制系统设计更加灵活，同时也促进了实时控制的发展。
4. 智能控制理论阶段：近年来，随着人工智能和机器学习的快速发展，智能控制理论逐渐引起关注。
模糊控制、神经网络控制、遗传算法等方法被引入到控制领域，为复杂系统的建模与控制提供了新的思路。
5. 网络化控制理论阶段：随着物联网和云计算技术的快速发展，网络化控制理论成为一个新的研究热点。
研究者们开始探索在网络环境
下的控制系统设计与实现，涉及到网络延迟、数据丢失、安全性等问题。
总的来说，自动控制理论的发展经历了经典理论、现代理论、数字化、智能化和网络化等多个阶段，不断地推动着控制理论与技术的进步，为各种工程和科学应用提供了强大支持。
自动控制理论 ___
自动控制理论 ___自动控制理论是一门研究自动化系统行为和设计控制策略的学科，具有广泛的应用领域和重要性。
自动控制理论的研究对象是各种自动化系统，包括机械系统、电气系统、化工系统等。
通过研究自动化系统的动态特性和响应，我们可以设计合适的控制策略来实现系统的稳定性、精确性和优化性能。
自动控制理论不仅在工业领域得到广泛应用，也在生活中各种自动化设备和系统中发挥着重要作用。
例如，自动驾驶汽车、智能家居系统、工业生产自动化线等都依赖于自动控制理论的研究成果。
在本文中，我们将详细介绍自动控制理论的重要性和研究对象，探讨其在实际应用中的意义和挑战。
通过深入理解自动控制理论，我们可以应用合适的控制方法来优化系统的性能，提高工作效率和质量，推动技术的进步和创新。
本文探讨自动控制理论的基本原理和主要概念。
自动控制理论是研究如何通过系统的设计和调整，使得系统能够自动地对外界变化做出相应的调节和控制的一门学科。
它是现代科学技术中的重要部分，被广泛应用于工业、交通、航空、航天等领域。
自动控制理论的核心原理是反馈控制。
通过测量系统的输出，并与预定的输入进行比较，然后根据差异来调整系统的行为，以使系统输出与预期目标保持一致。
这种反馈过程是实现自动控制的关键。
在自动控制理论中，有一些重要的概念需要理解。
首先是系统模型，它描述了系统的动态行为和性能。
系统模型可以是数学方程、图表或仿真模拟等形式。
其次是控制器，它是根据系统模型和目标要求设计的，用于调节系统行为的装置或算法。
还有传感器和执行器，它们分别用于测量系统输出和对系统进行控制。
除了基本原理和概念，自动控制理论还涉及许多方法和技术。
例如，经典控制理论包括比例、积分、微分控制等方法。
现代控制理论则包括状态空间方法、最优控制、自适应控制等方法。
不同的方法适用于不同的系统和控制需求。
总之，自动控制理论是一门重要的学科，它提供了对系统进行智能调节和控制的方法和工具。
通过理解自动控制理论的基本原理和主要概念，我们可以更好地设计和优化系统，提高系统的稳定性和性能。
自动控制理论
一、自动控制：是指在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使被控对象的一个或数个物理量自动的按照预定的规律运行或变化二、自动控制系统：是指能够对被控对象的工作状态进行自动控制的系统三、反馈：把从被控对象输出端获得的信息通过中间环节送回输入端四、开环控制与闭环控制的区别：开环控制是指被控制量（输出量）只受控于控制作用，而对控制作用不能反施任何影响的控制方式；闭环被控制量（输出量）与控制作用之间从在这负反馈的控制方式五、控制理论的基础1、经典控制理论是以反馈理论为基础的自动调节原理；2、现代控制理论：以线性代数理论和状态空间分析法为基础；3、大系统理论：a现代频域法：以传递函数矩阵为数学模型b自适应控制理论和方法：以系统辨识和参数估计为基础c鲁棒控制方法：系统在最不利的情况下仍能够稳定工作六、控制系统的分类：1、按输入信号的形式：恒值系统和随动系统2、按组成元件特性：线性系统和非线性系统3、按系统中信号的特征：连续系统和离散系统七、对控制系统的基本要求及含义1、稳定性：系统在受到扰动作用后自动返回原来的平衡状态的能力2、动态性能：系统在受到扰动的影响或是参考输入发生变化时，被控量会随之发生变化，经过一段时间后，被控制量恢复到原来的平衡状态或到达一个新的给定状态3、稳态性能：稳定的系统在过渡过程结束后，其稳态输出偏离希望值的程度，用稳态误差来度量，这是系统精度的衡量指标八、数学模型的定义：描述系统内部物理量或变量之间关系的数学表达式九、模型的定义：基于对系统的知识所建立的关于系统某一方面属性的描述十、建立模型的两种方法：一是根据系统的运动学或动力学的规律和机理，如机械系统中的牛顿定律、电系统中的克希霍夫定律建立系统的数学表达式，这种模型为机理模型；二是根据系统输入输出数据，通过辨识的方法建立模型，为实验模型。
十一、线性定长系统的传递函数的定义：在零值初始条件下，系统或元件输出拉氏变换与输入拉氏变变换之比。
自动控制理论发展历程及趋势
自动控制理论发展历程及趋势
一.自动控制理论发展历程
自动控制理论，简称控制理论，是研究对机器系统进行控制目标的达
成的数学理论。
它也是一种计算机技术，主要包括程序范围内规划、设计、开发、识别、测量和控制方案。
一个可控制系统的核心，是控制算法的实现，而自动控制理论就是完成这一工作的核心理论。
自动控制理论的发展迅速，一般认为其起源始于1724年，瑞士物理
学家伯南克发明了定比例阀，首次提出了控制系统的概念，实现了把热力
学的能量实现控制所需的阀门。
在1840年，德国科学家威廉·柯科曼发
明了热控制系统，使得控制系统技术迈出了一大步。
20世纪，控制理论领域最重要的发现是美国物理学家凯斯·费舍尔
提出的“受控系统反馈”，他的发现标志着控制理论进入了一个新的阶段。
1947年，费尔舍尔在美国纽约将12月节知识报纸记者的一份文章，题为《自动控制技术，新发明的革命》，详细介绍了他在控制系统中引入反馈
的思想。
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阶段一一、判断题（共10道小题，共50.0分）1.时间常数是表征系统惯性的一个重要参数。
A.正确B.错误知识点: 阶段作业一学生答案: [A;]标准答案:A;得分: [5] 试题分值:5.0提示:2.惯性环节的传递函数恰与理想微分环节相反，互为倒数。
A.正确B.错误知识点: 阶段作业一学生答案: [B;]标准答案:B;得分: [5] 试题分值:5.0提示:3.(错误)凡是输出量对输入量有储存和积累特点的元件一般都含有积分环节。
A.正确B.错误知识点: 阶段作业一学生答案: [A;]标准答案:B;得分: [0] 试题分值:5.0提示:4.(错误)传递函数是在傅立叶变换基础上引入的描述线性定常系统或元件输入、输出关系的函数。
A.正确B.错误知识点: 阶段作业一学生答案: [A;]标准答案:B;得分: [0] 试题分值:5.0提示:5.系统的稳定性取决于系统本身固有的特性，而与扰动信号无关。
A.正确B.错误知识点: 阶段作业一学生答案: [A;]标准答案:A;得分: [5] 试题分值:5.0提示:6.求取自动控制系统闭环传递函数时，若系统为线性系统，可以应用叠加原理。
A.正确B.错误知识点: 阶段作业一学生答案: [A;]标准答案:A;得分: [5] 试题分值:5.0提示:7.(错误)框图又称结构图，它是微分方程的一种图形描述方式。
A.正确B.错误知识点: 阶段作业一学生答[A;] 标准答B;案: 案:得分: [0] 试题分值:5.0提示:8.微分方程和传递函数不存在一一对应的数学关系。
A.正确B.错误知识点: 阶段作业一学生答案: [B;]标准答案:B;得分: [5] 试题分值:5.0提示:9.随动系统中输入量的变化完全是随机的。
A.正确B.错误知识点: 阶段作业一学生答案: [B;]标准答案:B;得分: [5] 试题分值:5.0提示:10.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，相应的控制系统称为开环控制系统。
A.正确B.错误知识点: 阶段作业一学生答案: [A;]标准答案:A;得分: [5] 试题分值:5.0提示:11.二、单项选择题（共10道小题，共50.0分）1.对于恒值系统，由于给定量是不变的，常用（）衡量系统的稳态品质。
A.静态误差B.输出误差C.扰动作用下的稳态误差D.扰动作用下的瞬态误差知识点: 阶段作业一学生答案: [C;]标准答案:C;得分: [5] 试题分值:5.0提示:2.反映控制系统的动态性能、动态特征的是（）。
A.稳态分量B.暂态分量C.输入信号D.扰动信号知识点: 阶段作业一学生答案: [B;]标准答案:B;得分: [5] 试题分值:5.0提示:3.系统稳定的充分必要条件是（）A.系统所有的极点分布在平面虚轴的左侧。
B.系统所有的极点分布在平面虚轴的右侧。
C.系统所有的极点分布在平面的虚轴上。
D.系统所有的极点分布在平面的实轴上。
知识点: 阶段作业一学生答案: [A;]标准答案:A;得分: [5] 试题分值:5.0提示:4.下述说法中错误的是（）A.最大超调量和振荡次数反映了系统的稳定性能。
B.调整时间反映了系统的快速性。
C.稳态误差反映了系统的准确度。
D.振荡次数越多，系统稳定性能越好。
知识点: 阶段作业一学生答案: [D;]标准答案:D;得分: [5] 试题分值:5.0提示:5.(错误)下述描述框图等效变换的选项中，正确的是（）。
A.系统含有的积分个数越多，开环放大倍数越大，系统的稳态性能和稳定性越好。
B.系统含有的积分个数越多，开环放大倍数越大，系统的稳态性能越好、稳定性越差。
C.系统含有的积分个数越少，开环放大倍数越小，系统的稳态性能和稳定性越好。
D.系统含有的积分个数越少，开环放大倍数越小，系统的稳态性能越好、稳定性越差。
知识点: 阶段作业一学生答案: [C;]标准答案:B;得分: [0] 试题分值:5.0提示:6.(错误)传递函数是在（）基础上引入的描述线性定常系统或元件输入、输出关系的函数。
A.拉普拉斯变换B.傅立叶变换C.Z变换D.等效变换知识点: 阶段作业一学生答案: [B;]标准答案:A;得分: [0] 试题分值:5.0提示:7.在经典控制理论中，常用的数学模型为（）。
A.微分方程B.传递函数C.系统框图D.A、B、C都是知识点: 阶段作业一学生答案: [D;]标准答案:D;得分: [5] 试题分值:5.0提示:8.(错误)下述描述框图等效变换的选项中，正确的是（）。
A.串联B.并联C.反馈D.顺馈知识点: 阶段作业一学生答案: [A;]标准答案:B;得分: [0] 试题分值:5.0提示:9.(错误)下述说法中正确的是（）。
A.比例环节能立即成比例地响应输入量的变化。
B.凡是输出量对输入量有储存和积累特点的元件一般都含有积分环节。
C.理想微分环节的输出量与输入量间的关系恰好与积分环节相反，传递函数互为倒数。
D.惯性环节的传递函数恰与理想微分环节相反，互为倒数。
知识点: 阶段作业一学生答案: [B;]标准答案:C;得分: [0] 试题分 5.0值: 提示:10.下述选项中，描述积分环节传递函数的是（）。
A.B.C.D.知识点: 阶段作业一学生答案: [B;]标准答案:B;得分: [5] 试题分值:5.0提示:11.阶段一一、判断题（共10道小题，共50.0分）1.时间常数是表征系统惯性的一个重要参数。
A.正确B.错误知识点: 阶段作业一学生答案: [A;]标准答案:A;得分: [5] 试题分值:5.0提示:2.系统的稳态误差由动态误差和静态误差两部分组成。
A.正确B.错误知识点: 阶段作业一学生答案: [B;]标准答案:B;得分: [5] 试题分值:5.0提示:3.在经典控制理论中，常用的数学模型为微分方程、传递函数和系统框图。
A.正确B.错误知识点: 阶段作业一学生答案: [A;]标准答案:A;得分: [5] 试题分值:5.0提示:4.系统的稳定性取决于系统本身固有的特性，而与扰动信号无关。
A.正确B.错误知识点: 阶段作业一学生答案: [A;]标准答案:A;得分: [5] 试题分值:5.0提示:5.振荡次数是指在调整时间内，输出量在稳态值上下摆动的周期数，即调整时间内系统响应曲线穿越稳态值次数的一半。
振荡次数越多，系统稳定性能越好。
A.正确B.错误知识点: 阶段作业一学生答案: [B;]标准答案:B;得分: [5] 试题分值:5.0提示:6.描述微分环节传递函数的是。
A.正确B.错误知识点: 阶段作业一学生答案: [A;]标准答案:A;得分: [5] 试题分值:5.0提示:7.微分方程和传递函数不存在一一对应的数学关系。
A.正确B.错误知识点: 阶段作业一学生答案: [B;]标准答案:B;得分: [5] 试题分值:5.0提示:8.自动控制系统的微分方程、传递函数和系统框图反映了系统的输出量、输入量和内部各种变量间的关系，也反映了系统的内在特性。
A.正确B.错误知识点: 阶段作业一学生答案: [A;]标准答案:A;得分: [5] 试题分值:5.0提示:9.反馈控制系统中只能有负反馈。
A.正确B.错误知识点: 阶段作业一学生答案: [B;]标准答案:B;得分: [5] 试题分值:5.0提示:10.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，相应的控制系统称为开环控制系统。
A.正确B.错误知识点: 阶段作业一学生答案: [A;]标准答案:A;得分: [5] 试题分值:5.0提示:11.二、单项选择题（共10道小题，共50.0分）1.对于恒值系统，由于给定量是不变的，常用（）衡量系统的稳态品质。
A.静态误差B.输出误差C.扰动作用下的稳态误差D.扰动作用下的瞬态误差知识点: 阶段作业一学生答案: [C;]标准答案:C;得分: [5] 试题分 5.0值: 提示:2.反映控制系统的动态性能、动态特征的是（）。
A.稳态分量B.暂态分量C.输入信号D.扰动信号知识点: 阶段作业一学生答案: [B;]标准答案:B;得分: [5] 试题分值:5.0提示:3.系统稳定的充分必要条件是（）A.系统所有的极点分布在平面虚轴的左侧。
B.系统所有的极点分布在平面虚轴的右侧。
C.系统所有的极点分布在平面的虚轴上。
D.系统所有的极点分布在平面的实轴上。
知识点: 阶段作业一学生答案: [A;]标准答案:A;得分: [5] 试题分值:5.0提示:4.下述说法中错误的是（）A.最大超调量和振荡次数反映了系统的稳定性能。
B.调整时间反映了系统的快速性。
C.稳态误差反映了系统的准确度。
D.振荡次数越多，系统稳定性能越好。
知识点: 阶段作业一学生答案: [D;]标准答案:D;得分: [5] 试题分值:5.0提示:5.下述描述框图等效变换的选项中，正确的是（）。
A.系统含有的积分个数越多，开环放大倍数越大，系统的稳态性能和稳定性越好。
B.系统含有的积分个数越多，开环放大倍数越大，系统的稳态性能越好、稳定性越差。
C.系统含有的积分个数越少，开环放大倍数越小，系统的稳态性能和稳定性越好。
D.系统含有的积分个数越少，开环放大倍数越小，系统的稳态性能越好、稳定性越差。
知识点: 阶段作业一学生答案: [B;]标准答案:B;得分: [5] 试题分值:5.0提示:6.传递函数是在（）基础上引入的描述线性定常系统或元件输入、输出关系的函数。
A.拉普拉斯变换B.傅立叶变换C.Z变换D.等效变换知识点: 阶段作业一学生答案: [A;]标准答案:A;得分: [5] 试题分值:5.0提示:7.在经典控制理论中，常用的数学模型为（）。
A.微分方程B.传递函数C.系统框图D.A、B、C都是知识点: 阶段作业一学生答案: [D;]标准答案:D;得分: [5] 试题分值:5.0提示:8.下述描述框图等效变换的选项中，正确的是（）。
A.串联B.并联C.反馈D.顺馈知识点: 阶段作业一学生答案: [B;]标准答案:B;得分: [5] 试题分值:5.0提示:9.下述说法中正确的是（）。
A.比例环节能立即成比例地响应输入量的变化。
B.凡是输出量对输入量有储存和积累特点的元件一般都含有积分环节。
C.理想微分环节的输出量与输入量间的关系恰好与积分环节相反，传递函数互为倒数。
D.惯性环节的传递函数恰与理想微分环节相反，互为倒数。
知识点: 阶段作业一学生答案: [C;]标准答案:C;得分: [5] 试题分值:5.0提示:10.下述选项中，描述积分环节传递函数的是（）。
A.B.C.D.知识点: 阶段作业一学生答案: [B;]标准答案:B;得分: [5] 试题分值:5.0提示:11.阶段二一、判断题（共10道小题，共50.0分）1.频率特性的图形是描述系统的输入频率从到变化时，频率响应的幅值与频率之间关系的一组曲线。