自动控制系统的组成及术语

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胡寿松自动控制原理课后习题答案

1 请解释下列名字术语:自动控制系统、受控对象、扰动、给定值、参考输入、反馈。

解:自动控制系统:能够实现自动控制任务得系统,由控制装置与被控对象组成; 受控对象:要求实现自动控制得机器、设备或生产过程扰动:扰动就是一种对系统得输出产生不利影响得信号、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。

外扰就是系统得输入量。

给定值:受控对象得物理量在控制系统中应保持得期望值参考输入即为给定值、反馈:将系统得输出量馈送到参考输入端,并与参考输入进行比较得过程。

２请说明自动控制系统得基本组成部分。

解:作为一个完整得控制系统,应该由如下几个部分组成:①被控对象: 所谓被控对象就就是整个控制系统得控制对象;②执行部件: 根据所接收到得相关信号,使得被控对象产生相应得动作;常用得执行元件有阀、电动机、液压马达等。

③给定元件: 给定元件得职能就就是给出与期望得被控量相对应得系统输入量(即参考量);④比较元件: 把测量元件检测到得被控量得实际值与给定元件给出得参考值进行比较,求出它们之间得偏差、常用得比较元件有差动放大器、机械差动装置与电桥等。

⑤测量反馈元件:该元部件得职能就就是测量被控制得物理量,如果这个物理量就是非电量,一般需要将其转换成为电量。

常用得测量元部件有测速发电机、热电偶、各种传感器等;⑥放大元件: 将比较元件给出得偏差进行放大,用来推动执行元件去控制被控对象。

如电压偏差信号,可用电子管、晶体管、集成电路、晶闸管等组成得电压放大器与功率放大级加以放大。

⑦校正元件: 亦称补偿元件,它就是结构或参数便于调整得元件,用串联或反馈得方式连接在系统中,用以改善系统得性能、常用得校正元件有电阻、电容组成得无源或有源网络,它们与原系统串联或与原系统构成一个内反馈系统。

３请说出什么就是反馈控制系统,开环控制系统与闭环控制系统各有什么优缺点？解:反馈控制系统即闭环控制系统,在一个控制系统,将系统得输出量通过某测量机构对其进行实时测量,并将该测量值与输入量进行比较,形成一个反馈通道,从而形成一个封闭得控制系统;开环系统优点:结构简单,缺点:控制得精度较差;闭环控制系统优点:控制精度高,缺点:结构复杂、设计分析麻烦,制造成本高、4 请说明自动控制系统得基本性能要求。

自动控制系统概述.ppt

第四节过渡过程和品质指标
二、控制系统的过渡过程
系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程。
举例
给定值控制器执行器
-
测量、变送
干扰
当干扰作用于对象，系
被控变量统输出y发生变化，在
对象
系统负反馈作用下，经
过一段时间，系统重新
恢复平衡。
控制系统方块图
第四节过渡过程和品质指标
系统在过渡过程中，被控变量是随时间变化的。被控变量随时间的变化规律首先取决于作用于系统的干扰形式。
液位人工操作图
控制速度和精度不能满足大型现代化生产的需要
液位自动控制图
第一节自动控制系统的组成
液位自动控制
常用术语被控对象：需要实现控制的设备、机械和生产过程被控变量：对象内要求保持一定数值的物理量，即输出量控制变量：受执行器控制，用以使被控变量保持一定数值的物料和能量干扰：除控制变量以外，作用于对象并引起被控变量变化的一切因素给定值：工艺规定被控变量所要保持的数值偏差：设定值与测量值之差
在生产中，出现的干扰是没有固定形式的，且多半属于随机性质。在分析和设计控制系统时，为了安全和方便，常选择一些定型的干扰形式，其中常用的是阶跃干扰。
第四节过渡过程和品质指标
常见典型信号阶跃信号、斜坡信号、脉冲信号、加速度信号和正弦信号等。
阶跃信号
数学表达式为： r(t) A t≥0 0 t<0
阶跃干扰作用
第四节过渡过程和品质指标
自动控制系统在阶跃干扰作用下过渡过程的四种形式
非周期衰减过程 √
衰减震荡过程
√
对于控制质量要求不高的场合，如果被控
等幅震荡过程？变的量范允围许内在振工荡艺（许主可要

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
返回
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§1-2 基本控制方式
返回
§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。
返回
二、按数学描述分类:
返回
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
返回
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。

自动控制原理胡寿松笔记

自动控制原理胡寿松笔记自动控制原理是电气工程领域的重要课程，胡寿松教授的笔记是该领域学习的重要参考资料。

本文将按照章节顺序，对胡寿松教授的笔记进行梳理和总结，帮助读者更好地理解和掌握自动控制原理。

第一章自动控制的基本概念1. 自动控制的基本组成：控制器、传感器、执行器、被控对象。

2. 自动控制的目的：实现对系统的稳态和动态性能的优化。

3. 自动控制的基本术语：控制量、受控量、干扰、传递、转换等。

4. 自动控制系统的分类：开环控制系统和闭环控制系统。

第二章自动控制系统的数学模型1. 微分方程：描述系统动态特性的基本数学工具。

2. 传递函数：描述控制系统动态特性的重要数学模型。

3. 动态结构图：描述控制系统动态特性的图形工具。

4. 信号流图：描述控制系统内部信息传递方式的图形工具。

5. 梅逊公式：用于将微分方程转化为传递函数的公式。

第三章线性定常系统的时域分析法1. 控制系统性能的评价指标：稳态误差、超调量、调节时间等。

2. 系统的稳定性分析：稳定性定义、代数稳定判据、李亚普诺夫直接法。

3. 系统性能的改善：放大缩小法、超前滞后补偿法、PID控制器等。

4. 一系列具体分析方法的介绍：单位阶跃响应、斜坡响应、李亚普诺夫直接法等。

第四章线性定常系统的根轨迹法1. 根轨迹的基本概念和性质：幅值-相位特性、零点-极点关系、渐近线等。

2. 绘制根轨迹的基本规则和步骤：参数方程、几何意义、注意事项等。

3. 根轨迹图的特征分析：闭环零点、极点与系统性能的关系等。

4. 基于根轨迹法的系统优化设计：稳定化控制器设计、增益调度等。

第五章线性系统的频域分析法1. 频率域的基本概念和性质：频率特性、频率响应、频域分析方法等。

2. 频率域分析方法的应用：稳定性分析、系统性能评估、频率特性设计等。

3. 对数频率特性曲线及其应用：增益边界和相位边界的意义、系统性能的评估等。

4. 基于频率域分析法的系统优化设计：频率相关控制器设计、频率调制等。

自动控制系统名词

自动控制系统名词
自动控制系统是一种能够自动调节和控制设备、过程或系统的机制。

它使用各种传感器、控制器和执行器来实现对被控对象的监测、分析和操作。

在自动控制系统中，传感器用于检测被控对象的状态或参数，如温度、压力、流量等，并将其转换为电信号或数字信号。

控制器接收这些信号，并使用预定的控制算法进行处理，以确定所需的控制动作。

执行器则根据控制器的指令，对被控对象进行实际的操作，如调节阀门开度、改变电机转速等。

自动控制系统的目标是实现被控对象的稳定运行、精确控制和优化性能。

它可以应用于各种领域，如工业生产、航空航天、交通运输、能源管理、环境保护等。

常见的自动控制系统包括反馈控制系统、前馈控制系统、比例积分微分（PID）控制系统等。

它们的设计和实现需要考虑到被控对象的特性、控制要求、传感器和执行器的性能以及控制算法的选择。

自动控制系统的优点包括提高生产效率、降低劳动强度、提高产品质量、增强安全性和可靠性等。

它的发展和应用对于现代工业和社会的进步起到了重要的推动作用。

自动控制基本知识

自控根本知识〔一〕根本概念 (2)〔二〕自动控制系统的组成 (2)〔三〕自动调节常用术语 (2)〔四〕调节对象的特性 (4)〔五〕调节器的特性 (6)〔六〕调节器的种类 (8)〔七〕对自动调节系统的要求 (12)〔一〕根本概念自动控制是指用专用的仪表和装置组成控制系统，以代替人的手动操作，去调节空调参数，使之维持在给定数值上，或是按给定的规律变化，从而满足空调房间的要求。

现在国内自动控制采用的方法，都是先测出调节参数对给定值的偏差，然后根据这个偏差，经控制系统的调节，消除干扰的影响，使调节参数再回到给定值(或允许范围)。

〔二〕自动控制系统的组成目前空调自动控制系统多采用电动调节。

这样的控制系统可由下面所示方块图表示：附图：自动控制系统方块图由于外扰的作用，调节对象的调节参数发生变化，经敏感元件测量并传送给控制机构〔调节器〕，调节器根据调节参数对给定值的偏差，指令执行机构使调节机构动作，去调节调节对象的负荷，使调节参数回到原来的给定值。

在给执行机构供电的主电路上，为使调节稳定，常装有通断机构，以便对执行机构间断供电。

〔三〕自动调节常用术语1．调节参数(也叫被调参数)需要维持数值不变或在允许范围内变化的参数，叫做调节参数。

空调中的调节参数主要是温度、湿度、压力，还有水位等等。

2．给定值(也叫定值值)就是根据需要给调节参数预先规定的不变值或波动范围，叫做给定值。

例如规定维持房间温度为23±℃，这个数值(即波动范围22.5～℃)就是室温调节系统的给定值(范围)。

3．偏差调节参数的实际数值同给定值之间的差值，叫做偏差。

例如，规定控制温度(给定值)为20℃，而实际却是21℃，它们相差的1℃即为偏差。

4．扰动能引起调节参数产生偏差的因素，叫做扰动或干扰。

空调中引起空调房间温度变化的因素，象室外温度变化、送风温度变化以及室内余热变化等等，都是室温的扰动。

自动调节的作用，也正是为消除扰动的影响，使调节参数恒定或在要求范围内。

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)

第2章热工过程自动控制的基本概念

t
发散振荡的品质指标
2.0
过渡时间？？？峰值时间？？？
1.5
1.0
0.5
0.0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
t
偏差性能指标min
平方误差积分准则 J e2 tdt
0
时间乘误差平方积分准则J te2 t dt
0
误差绝对值积分准则 J e2 t dt
0
时间乘误差绝对值积分准则 J t e2 tdt
衰减振荡(2)的MATLAB模拟
单调过程的MATLAB模拟
汽车ABS刹车时的车速和轮速
三、品质指标
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最大偏差（A）：被控参数第一个波的峰值与给定值的差衰减比（n）：振荡过程的第一个波的振幅与第二个波的振幅之比
衰减率（f）：经过一个周期后，波动幅度衰减的百分比过稳渡定过值程的5时%间或（2t%s）范：围系内统所过需渡的过时程间曲线进入新的峰值时间（tp）：系统过渡过程曲线到达第一个峰值所需的时间，反映系统响应的灵敏程度
反应快，按设定的程序控制，必须有模型
人工控制
人在完成一项有目的的任务所经历的过程眼睛观察大脑分析决策、预期目标油门执行汽车受控对象
预期分析决策
目标
观察执行观察
干扰
工作对象被控量
预期目标
设定速度
汽车定速巡航
干
观察
扰
分析决策执行受控对象
调节器
观察测量执行
干扰
受控对象
测量
最大偏差
h(t)
0.8
0.6
0.4

《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。

自动控制系统概述ppt课件

求： z f (x)
拉普拉斯变换
拉氏变换的实质：将实变量t的函数f（t），变换成复变量s（s=α+jβ）的函数F（s）。
F (s) f (t)estdt L[ f (t)] 0
其中： f (t) 为原函数， F(s) 为拉氏变换式（或象函数）
记为：
拉氏变换 F(s) L[ f (t)]
第一节自动控制系统的组成
进
料
口
调
节
器
变
送
器
执行器
进
料
口
调
节
器
变
送
器
进料口
变送器
控制站
执
执
行
行
器
器
控制系统的 4 个基本环节：
被控对象、检测仪表(测量变送环节)、控制器、执行器
几个常用术语：
（1）被控对象需要实现控制的设备、机械或生产过程称为被控对象，简称对象。（2）被控变量对象内要求保持一定数值（或按某一规律变化）的物理量称为被控
y (t ) B
e()
Sp
B
C
稳定误差范围： 2％或者 5％的新稳态值
0
t1
t2
t3
t
超调量σ： B/C *100%
衰减比n： n B / B
余差 e(∞)： e()
过渡时间tp：振荡周期：
t p t3 t2 t1
自动控制系统希望的结果： •最大偏差（超调量）？ •答：越小越好 •衰减比？
的测量值而非实际值，因此，在控制系统中通常把设定值与测量值之差定义为偏差。
第二节自动控制系统的方块图：
一、信号和变量：
+

自动控制原理完整版课后习题答案

1 请解释下列名字术语：自动控制系统、受控对象、扰动、给定值、参考输入、反馈。

解：自动控制系统：能够实现自动控制任务的系统，由控制装置与被控对象组成；受控对象：要求实现自动控制的机器、设备或生产过程扰动：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。

给定值：受控对象的物理量在控制系统中应保持的期望值参考输入即为给定值。

反馈：将系统的输出量馈送到参考输入端，并与参考输入进行比较的过程。

2 请说明自动控制系统的基本组成部分。

解：作为一个完整的控制系统，应该由如下几个部分组成：①被控对象：所谓被控对象就是整个控制系统的控制对象；②执行部件：根据所接收到的相关信号，使得被控对象产生相应的动作；常用的执行元件有阀、电动机、液压马达等。

③给定元件：给定元件的职能就是给出与期望的被控量相对应的系统输入量（即参考量）；④比较元件：把测量元件检测到的被控量的实际值与给定元件给出的参考值进行比较，求出它们之间的偏差。

常用的比较元件有差动放大器、机械差动装置和电桥等。

⑤测量反馈元件：该元部件的职能就是测量被控制的物理量，如果这个物理量是非电量，一般需要将其转换成为电量。

常用的测量元部件有测速发电机、热电偶、各种传感器等；⑥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。

如电压偏差信号，可用电子管、晶体管、集成电路、晶闸管等组成的电压放大器和功率放大级加以放大。

⑦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，用以改善系统的性能。

常用的校正元件有电阻、电容组成的无源或有源网络，它们与原系统串联或与原系统构成一个内反馈系统。

3 请说出什么是反馈控制系统，开环控制系统和闭环控制系统各有什么优缺点？解：反馈控制系统即闭环控制系统，在一个控制系统，将系统的输出量通过某测量机构对其进行实时测量，并将该测量值与输入量进行比较，形成一个反馈通道，从而形成一个封闭的控制系统；开环系统优点：结构简单，缺点：控制的精度较差；闭环控制系统优点：控制精度高，缺点：结构复杂、设计分析麻烦，制造成本高。

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。

过程装备控制技术课后习题及参考答案

过程装备控制技术课后习题及参考答案第一章控制系统的基本概念1.什么叫生产过程自动化？生产过程自动化主要包含了哪些内容？答：利用自动化装置来管理生产过程的方法称为生产过程自动化。

主要包含：①自动检测系统②信号联锁系统③自动操纵系统④自动控制系统。

2.自动控制系统主要由哪几个环节组成？自动控制系统常用的术语有哪些？答：自动控制系统主要有被控对象,测量元件和变送器，调节器，执行器等环节组成。

自动控制系统常用的术语有：被控变量y；给定值y s；测量值y m；操纵变量m；干扰f；偏差信号（e）；控制信号u3.什么是自动控制系统的方框图？它与工艺流程图有什么不同？答：自动控制系统的方框图上是由传递方块、信号线（带有箭头的线段）、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。

其中每一个分块代表系统中的一个组成部分，方块内填入表示其自身特性的数学表达式；方块间用带有箭头的线段表示相互间的关系及信号的流向。

采用方块图可直观地显示出系统中各组成部分以及它们之间的相互影响和信号的联系，以便对系统特性进行分析和研究。

而工艺流程图则是以形象的图形、符号、代号，表示出工艺过程选用的化工设备、管路、附件和仪表自控等的排列及连接，借以表达在一个化工生产中物料和能量的变化过程，即原料→成品全过程中物料和能量发生的变化及其流向。

4.在自动控制系统中，什么是干扰作用？什么是控制作用？两者有什么关系？答：干扰作用是指除操纵变量以外的各种因素引起被控变量偏离给定值的作用；控制作用是通过对被控变量的测量得到测量值，使其与给定值比较，得出偏差信号。

这个信号按一定规律计算出控制信号来改变操纵变变量克服干扰作用。

两者关系是控制作用的一部分职能就是减小或消除干扰对被控变量的影响。

5.什么是闭环控制？什么是开环控制？定值控制系统为什么必须是一个闭环负反馈系统？答：闭环控制是控制系统的输出信号的改变回返回影响操纵变量的控制方式。

开环控制是控制系统的输出信号不会影响操纵变量的控制方式。

自动控制的原理、系统构成及应用

图1-4 自动控制系统的组成
北京理工大学北京理工大学-化工与环境学院 11
自动控制的原理、第2章自动控制的原理、系统构成及应用
北京理工大学北京理工大学-化工与环境学院 6
自动控制的原理、第2章自动控制的原理、系统构成及应用
2.2 自动控制系统的原理与组成
（1）控制系统工作原理所谓自动控制, 就是利用各类自动控制装置和仪表( 所谓自动控制, 就是利用各类自动控制装置和仪表(包括控制计算机)代替人的操作, 制计算机)代替人的操作,使生产过程或机器设备自动地按预定的规律运行,或使它的某些参数（温度、压力、流量、成分、的规律运行,或使它的某些参数（如温度、压力、流量、成分、电流、电压、转数等电流、电压、转数等）按预定要求变化或在一定的精度范围内保持恒定，自动控制可以说是人工操作的模仿和发展。持恒定，自动控制可以说是人工操作的模仿和发展。下图所示为一个液槽液位系统的例子，下图所示为一个液槽液位系统的例子，在该系统中人起了液槽液位系统的例子控制器的作用。他希望使液槽的液位保持在给定值H 给定值控制器的作用。他希望使液槽的液位保持在给定值H上。为了测量液槽的实际液位，在液槽壁上安装了一个可视液位计S。测量液槽的实际液位，在液槽壁上安装了一个可视液位计S 可视液位计这就是一种基于人工的反馈控制系统或叫做人工闭环控制系人工的反馈控制系统( 这就是一种基于人工的反馈控制系统(或叫做人工闭环控制系统)。
1927
1932
1942 1946
自动控制的原理、第2章自动控制的原理、系统构成及应用
2.1 自动控制系统发展概述
控制理论的发展及应用历程简表（表1-1 控制理论的发展及应用历程简表（续）
1948 1950-1959 伊文思（伊文思（W.R.Evans）根据反馈系统开环、闭环传递函数之间的内在联系，提出）根据反馈系统开环、闭环传递函数之间的内在联系，了由开环传递函数寻求闭环特征根（即闭环极点）的根轨迹法。了由开环传递函数寻求闭环特征根（即闭环极点）的根轨迹法。自动调节器和经典控制理论的发展，自动调节器和经典控制理论的发展，使自动化进入以单变量自动调节系统为主的局部自动化阶段。美国数学家卡尔曼（．局部自动化阶段。美国数学家卡尔曼（R．Kalman）提出了著名的卡尔曼滤）波器。波器。卡尔曼提出系统的可控性和可观测性问题，为现代控制理论的发展奠基础。随现卡尔曼提出系统的可控性和可观测性问题，为现代控制理论的发展奠基础。代控制理论的出现和电子计算机的推广应用，自动控制与信息处理结合起来，代控制理论的出现和电子计算机的推广应用，自动控制与信息处理结合起来，使自动化进入到生产过程的最优控制与管理的综合自动化阶段。使自动化进入到生产过程的最优控制与管理的综合自动化阶段。针对大规模的自动化对象时变、复杂的工程和非工程系统，针对大规模的自动化对象时变、复杂的工程和非工程系统，运用一般控制理论已自动化对象时变难以解决的控制问题。开展这些问题的研究，促进了自动化的理论、难以解决的控制问题。开展这些问题的研究，促进了自动化的理论、控制技术的发展，于是出现了大系统控制自适应控制、智能控制等大系统控制、术的发展，于是出现了大系统控制、自适应控制、智能控制等。单片微处理机的出现对控制技术产生了重大影响，单片微处理机的出现对控制技术产生了重大影响，使综合自动化集成自动化成为现实。综合利用计算机技术、通信技术、系统工程和人工智能控制技术等，现实。综合利用计算机技术、通信技术、系统工程和人工智能控制技术等计算机技术研制成功的一体化集成系统有：系统、系统、研制成功的一体化集成系统有：如DCS系统、FCS系统、柔性制造系统、计系统系统柔性制造系统、算机集成制造系统、办公自动化系统、智能机器人、协同控制系统等算机集成制造系统、办公自动化系统、智能机器人、协同控制系统等。

自控基本术语

（8）特性。系统输入与输出之间的关系，可分为静特性和动特性，常用特性曲线来直观地描述或观察系统。（9）静态特性。系统稳定以后表现出来的系统输入与输出之间的关系。在控制系统中，静态特性指各参数或信号的变化率为零。（10）动态特性。系统输入和输出在变化过程中表现出来的特性。动态特性表现为过渡特性，即从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态达到某一目的，由相互制约的各个部分按一定规律组成的、具有一定功能的整体。（2）自动控制系统。指能够对被控对象的工作状态进行自动控制的系统，它一般由控制装置（控制器）和被控对象组成。（3）控制装置。指对被控对象起控制作用的设备总体。（4）被控对象。指要求实现自动控制的机器、设备或生产过程。例如，汽车、飞机、炼钢、化工生产的锅炉等。（5）参考输入。人为给定的，使系统具有预定性能或预定输出的激发信号，代表输出的希望值，又称为希望给定输入、指定输入。（6）扰动。破坏系统具有预定性能和预定输出的干扰信号。