反馈控制系统的基本概念
反馈控制系统的基本概念
控制器
控制器
被控过程
控制器
被控过程
控制器
被控过程
反馈控制系统：
前馈控制系统：
前馈---反馈 控制系统
三. 按给定值变化规律分类
t
t
t
r
r
r
恒值控制系统： 给定值不随时间变化 例 恒温，恒压系统
随动控制系统： 给定值按需求随机变化 例 雷达跟踪， 靠模加工系统
03
扰动
04
被控量
05
设定器
06
被控过程
07
传感器
08
控制器
09
按系统环节连接形式分类
10
闭环控制系统 :
11
开环控制系统：
12
第四节 自动控制系统的分类
开环控制系统举例
电 热 丝
加 热 炉
220v~
调压器
功率放大器
负载
电 位 器
M
例1.4.1 开环温度控制系统
开环控制系统特点： 1. 信号从输入到输出无反馈,单向传递. 2. 结构简单. 3. 控制精度不高,无法抑制扰动.
性能要求 (性能指标,约束条件)
控制器的结构和参数设计和整定
性能校核 (计算,仿真,实验)
第二节 反馈控制系统的基本概念
信息反馈-------最基本的自动控制原理 反馈控制系统的中的常用术语： 给定值（参考输入值） 偏差值 控制量 被控量 扰动量(内扰,外扰) 自动控制装置 = 传感器 + 控制器 + 给定器 + 执行器 受控过程（受控对象） 控制系统 = 受控过程＋控制装置
----单位阶跃函数
抛物线信号（Parabolic Function）
控制工程必备知识点总结
控制工程必备知识点总结一、控制系统的基本概念1. 控制系统的定义和基本组成控制系统是一个通过对系统输入信号进行调节，使得系统输出信号满足特定要求的系统。
控制系统由输入、输出、反馈和控制器等基本组成部分构成。
2. 控制系统的分类控制系统根据其控制方式可以分为开环控制系统和闭环控制系统。
开环控制系统只能通过输入信号来控制系统输出，而闭环控制系统可以通过反馈信号来对系统进行调节。
3. 控制系统的性能指标控制系统的性能指标包括稳定性、灵敏度、鲁棒性、动态性能等，这些指标反映了控制系统对信号变化的响应能力和稳定性。
二、控制系统的建模与分析1. 控制系统的数学模型控制系统的数学模型是控制工程的核心，它描述了系统的输入输出关系以及系统内部的动力学特性。
控制系统的数学模型可以用微分方程、差分方程、状态方程等形式进行描述。
2. 控制系统的传递函数传递函数是控制系统数学模型的一种常用表示形式，它描述了系统输入和输出之间的传输特性。
控制系统的传递函数可以通过系统的输入输出数据进行辨识或通过系统的数学模型进行求解。
3. 控制系统的频域分析频域分析是控制系统分析的重要方法之一，它将控制系统的动态响应从时域转换到频域，通过频域特性来分析控制系统的稳定性、干扰抑制能力等。
4. 控制系统的状态空间分析状态空间分析是控制系统分析与设计的另一种常用方法，它描述了系统的状态变量与输入输出变量之间的关系，并可以用于分析控制系统的稳定性、可控性和可观测性等。
5. 控制系统的稳定性分析控制系统的稳定性分析是控制工程中的重要内容，它用于评估控制系统的稳定性，并设计满足稳定性要求的控制器。
三、控制系统的设计与实现1. 控制系统的控制器设计控制系统的控制器设计是控制工程的核心内容之一，它通过对系统数学模型的分析和综合，设计出满足性能指标要求的控制器。
2. 控制系统的闭环控制闭环控制系统通过对系统的反馈信号进行处理，实现对系统输出的精确控制，提高系统的鲁棒性和鲁棒性。
第一章反馈控制系统的基本概念(武汉理工大大学,轮机工程,汤旭晶)
(a)
(b)
(c)
(d)
fig.1-14 过程曲线基本类型
y
y1
emax y3 y2
Δys y∞
t
根据衰减率 φ的大小可 以判定过渡过程的性质： φ <0，为发散振荡过程 φ =0，为等幅振荡过程 0<φ<1，为衰减振荡过程 φ =1，为非周期过程
y0
y1 衰减比：N y3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ts y1 y3 y3 1 y1 y1
§1-2 自动控制的基本方式
2.闭环控制系统(closed-loop)
指控制器与控制对象之间既有顺向作用又有反向联系的控制过程， 既控制系统的输出量对系统的控制作用有影响，即反馈(feedback)。因 此，又称为反馈控制。 闭环系统实质：通过偏差消除偏差
Hr △H 转换装置 电动机 减速器 进水阀 水箱
1、鲁棒性，指系统对环境的干扰和不确定性等诸因素的不敏感程度。 2、适应性，指系统具有适应被控过程或对象动力学变化、环境变化和 运行条件变化的能力。 3、容错性，指系统能够鉴别各类故障，并予以屏蔽，甚至还有修复的 能力。 4、实时性，指系统具有实时在线响应的能力。
第一章 反馈控制系统的基本概念
本章的基本要求
fig.1-15
t0
最佳衰减率： φ=0.75~0.9
自动控制系统过渡过程曲线
emax y0 t0
y
y1
ymax y2
y3
Δ
Δys y∞
t
ts y1 y3 y3 ymax y () 1 100% y1 y1 y ( )
fig.1-16 自动控制系统过渡过程曲线
掌握自控系统的基本概念、系统组成和各组成环节 的作用, 正确画出系统的原理方框图; 了解自控系统的分类和特点; 掌握负反馈在自控系统中的作用; 明确开环 控制与闭环控制的区别； 明确对控制系统的基本要求。
第一章控制系统的基本概念
1．给定元件 主要用于产生给定信号或输入信号。例如，图1.2中电位计 里的可变电阻。 2．反馈元件 它测量被控制量或输出量，产生主反馈信号。一般，为了便 于传输，主反馈信号多为电信号。因此，反馈元件通常是一些用 电量来测量非电量的元件。 必须指出，在机械、液压、气动、机电、电机等系统中存在 着内在反馈。这是一种没有专设反馈元件的信息反馈，是系统内 部各参数相互作用而产生的反馈信息流，如作用力与反作用力之 间形成的直接反馈。内在反馈回路由系统动力学特性确定，它所 构成的闭环系统是一个动力学系统。 3．比较元件 用来接收输入信号和反馈信号并进行比较，产生反映两者差 值的偏差信号。例如，图1.2中的电位计。
准确地复现控制信号
的变化规律（此即伺
服的含义）。控制指
令可以由操作者根据
需要随时发出，也可
以由目标物或相应的 测量装置发出。
图1.7 液压仿形车床工作原理图
图1.7所示为液压仿形车床工作原理图。当阀心8处于图示中 间位置时，没有压力油进入液压缸前后两腔，液压缸不动。当阀 心偏离中位，例如向前伸出时，节流口2、4保持关闭，节流口1、 3打开，压力油经节流口3进入液压缸前腔，而其后腔的油液经 节流口1流回油箱，缸体带动刀具向前运动；同样，当阀心偏离 中位向后收缩时，节流口1、3关闭，2、4打开，压力油经节流 口2进入液压缸后腔，而缸前腔的油液则经节流口4流回油箱， 缸体带动刀具向后运动。图中，液压缸缸体和控制阀阀体连成一 体，形成液压缸运动的负反馈，使液压缸缸体与阀心的运动距离 和方向始终保持一致，所以液压缸缸体（刀具）完全跟随阀心 （触销8）运动。因此，这是一个随动（伺服）系统。
若参数配置不当，很容易引起振荡， 由11台小型电动机驱动
机械工程控制基础(复习要点)
1
1
2）峰值时间：响应曲线达到第一个峰值所需 的时间。
tp d 1 2 n
3）最大超调量 M p ：常用百分比值表示为：
Mp x0 (t p ) x0 () x0 ( )
( / 1 2 )
第四章 频率特性分析
1、频率响应与频率特性
频率响应：线性定常系统对谐波输入的稳态响应。 幅频特性：线性定常系统在简谐信号激励下，其稳 态输出信号和输入信号的幅值比，记为A(ω)； 相频特性：线性定常系统在简谐信号激励下，其稳 态输出信号和输入信号的相位差，记为φ(ω)； 频率特性：幅频特性与相频特性的统称。即：线性 定常系统在简谐信号激励下，其稳态输出信号 和输入信号的幅值比、相位差随激励信号频率 ω变化特性。记为
G B s 1 Gk s G q s
第三章 时间响应分析
1、时间响应及其组成 时间响应：系统在激励作用下，系统输出随 时间变化关系。 时间响应可分为零状态响应和零输入响应或 分为自由响应和强迫响应。 零状态响应：“无输入时的系统初态”为零 而仅由输入引起的响应。 零输入响应：“无输入时的系统初态”引起 的自由响应。 控制工程所研究的响应往往是零状态响应。
K 增益 T 1Fra bibliotekn 时间常数 n 固有频率
阻尼比
6)一阶微分环节： G s s 1 7)二阶微分环节： G s s 2 s 1
2 2
8)延时环节： G s e s
7、系统各环节之间的三种连接方式：
串联：
G s Gi s
G ( j ) A e
j
频率特性又称频率响应函数，是激励频率ω的函数。 频率特性：在零初始条件下，系统输出y(t)的傅里叶 变换Y(ω)与输入x(t)的傅里叶变换X(ω)之比，即 Y j G ( j ) A e X
关于反馈的名词解释
关于反馈的名词解释反馈的意思是什么呢?怎么用反馈来造句?下面是小编为你整理反馈的意思，欣赏和精选造句，供大家阅览!反馈的意思反馈(feedback)又称回馈，是控制论的基本概念，指将系统的输出返回到输入端并以某种方式改变输入，进而影响系统功能的过程，即将输出量通过恰当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程。
反馈可分为负反馈和正反馈。
前者使输出起到与输入相反的作用，使系统输出与系统目标的误差减小，系统趋于稳定;后者使输出起到与输入相似的作用，使系统偏差不断增大，使系统振荡，可以放大控制作用。
对负反馈的研究是控制论的核心问题。
词义：被作用部位反作用于作用它的上级部位，叫反馈。
泛指发出的事物返回发出的起始点并产生影响泛指发出的事物返回发出的起始点并产生影响1. 现代科学技术的基本概念之一。
产生于无线电工程技术，后来成为研究生物、社会和生产技术等领域的自动调节现象的重要原理。
反馈就是被控制的过程对控制机构的反作用，这种反作用影响这个系统的实际过程或结果。
通过反馈概念可以深刻理解各种复杂系统的功能和动态机制，进一步揭示不同物质运动形式间的共同联系。
2. 指在电子管或晶体管电路中，把输出电路中的一部分能量送回输入电路中，以增强或减弱输入讯号的效应。
3. 指在通讯系统中，从“输出”或受话人那里间接地报回“输入”或信号源，可以提供关于传递效率的信息的那些信号。
理由《铁血》：“旋风般的工作效率和信息灵敏的反馈系统绝非一日形成。
”4. 指上述信息的传递。
《文汇报》1983.10.5：“市场信息反馈网络……负责收集整理重点工业产品的质量数据和用户意见，及时反馈给工厂企业，提出改进质量的意见。
”反馈造句欣赏1. 尊严是自我意识的一次反馈，尊严是对存在的一次证明，尊严是对平等的一次回应，尊严是让明人明白世界的中心还有很多。
2. 失败是没有的事，那只是反馈信息罢了。
3. 向下属反馈很少是平心静气，细水长流的;它往往是在不希望有的事件的刺激下，脉冲式地发生。
控制系统基础知识概述
控制系统基础知识概述控制系统是指通过对系统输入、输出和内部状态的监测与调节，以实现系统稳定性、性能优化和目标实现的一种系统。
控制系统广泛应用于工业自动化、电力系统、交通运输系统以及航空航天等领域。
在这篇文章中，我们将对控制系统的基础知识进行概述，并介绍其中的一些关键要素。
一、控制系统的基本概念控制系统由传感器、执行器、控制器和过程组成。
传感器用于测量系统的状态和输出信号，执行器用于执行控制指令，控制器对传感器测量值进行处理，将结果转化为控制命令，并传递给执行器，从而实现对系统的控制。
控制系统的目标是使被控对象的输出值尽可能接近期望值。
二、控制系统分类按照控制系统的结构和性质，可以将控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统。
开环控制系统是指控制器的输出不依赖于系统的当前状态，只根据输入信号产生控制命令；闭环控制系统是指控制器的输出依赖于系统的当前状态与期望状态之间的差异，通过不断调整控制命令来实现系统的稳定性和准确性。
三、控制系统的传递函数控制系统的传递函数是描述系统输入和输出关系的数学模型。
它是一个复数函数，通常用LaPlace变换表示。
通过传递函数，可以分析系统的频率响应、零点和极点等特性，从而设计合适的控制器。
四、控制系统的稳定性控制系统的稳定性是指系统输出在无穷大时间范围内是否趋于稳定或在有限范围内波动。
理想的控制系统应当具有稳定性，即使在存在扰动的情况下也能够保持输出的稳定性。
稳定性分析是控制系统设计的重要一环。
五、反馈控制与前馈控制反馈控制是指通过对系统输出进行监测，并将测量结果与期望输出进行比较，再对控制器的输出进行调整，从而实现系统的稳定性和准确性。
前馈控制是指直接根据期望输出来调节控制器的输出，以抵消被控对象的影响，提高系统响应速度和抗干扰能力。
六、控制系统的性能指标控制系统的性能指标包括超调量、调节时间、稳态误差等。
超调量反映了系统输出相对于期望输出的最大偏差；调节时间是系统输出从初始状态达到稳态的时间；稳态误差是系统输出与期望输出之间的差异。
反馈的基本概念教案
反馈的基本概念教案第一章：引言1.1 课程目标了解反馈的定义和重要性掌握反馈的基本类型和作用1.2 教学方法讲授法：讲解反馈的基本概念和相关定义案例分析法：分析实际案例，加深对反馈概念的理解1.3 教学内容反馈的定义反馈的重要性反馈的基本类型反馈的作用1.4 教学活动引入反馈的概念，让学生初步了解反馈通过案例分析，让学生深入理解反馈的重要性讲解反馈的基本类型和作用，引导学生进行思考和讨论第二章：正反馈2.1 课程目标了解正反馈的定义和特点掌握正反馈的应用和作用2.2 教学方法讲授法：讲解正反馈的定义和特点案例分析法：分析实际案例，加深对正反馈的理解2.3 教学内容正反馈的定义和特点正反馈的应用和作用2.4 教学活动引导学生回顾上一章的反馈概念讲解正反馈的定义和特点，让学生理解正反馈的概念通过案例分析，让学生了解正反馈的应用和作用第三章：负反馈3.1 课程目标了解负反馈的定义和特点掌握负反馈的应用和作用3.2 教学方法讲授法：讲解负反馈的定义和特点案例分析法：分析实际案例，加深对负反馈的理解3.3 教学内容负反馈的定义和特点负反馈的应用和作用3.4 教学活动引导学生回顾上一章的正反馈概念讲解负反馈的定义和特点，让学生理解负反馈的概念通过案例分析，让学生了解负反馈的应用和作用第四章：反馈环路4.1 课程目标了解反馈环路的定义和类型掌握反馈环路的原理和作用4.2 教学方法讲授法：讲解反馈环路的定义和类型案例分析法：分析实际案例，加深对反馈环路的理解4.3 教学内容反馈环路的定义和类型反馈环路的原理和作用4.4 教学活动引导学生回顾上一章的负反馈概念讲解反馈环路的定义和类型，让学生理解反馈环路的概念通过案例分析，让学生了解反馈环路的原理和作用第五章：反馈控制系统5.1 课程目标了解反馈控制系统的定义和组成掌握反馈控制系统的原理和应用5.2 教学方法讲授法：讲解反馈控制系统的定义和组成案例分析法：分析实际案例，加深对反馈控制系统的理解5.3 教学内容反馈控制系统的定义和组成反馈控制系统的原理和应用5.4 教学活动引导学生回顾上一章的反馈环路概念讲解反馈控制系统的定义和组成，让学生理解反馈控制系统的概念通过案例分析，让学生了解反馈控制系统的原理和应用第六章：反馈的测量与评估6.1 课程目标理解反馈的测量方法和评估标准学会如何有效地收集和分析反馈信息6.2 教学方法讲授法：介绍反馈的测量方法和评估标准互动讨论法：通过小组讨论，探讨如何收集和分析反馈信息6.3 教学内容反馈的测量方法反馈的评估标准收集和分析反馈信息的有效策略6.4 教学活动让学生回顾反馈的概念和重要性介绍反馈的测量方法和评估标准分组讨论，每组设计一个反馈收集和分析的案例第七章：正向反馈的运用7.1 课程目标理解正向反馈在个人和团队发展中的作用学会如何有效地给予和接受正向反馈7.2 教学方法讲授法：讲解正向反馈的概念和作用角色扮演法：通过模拟情景，练习给予和接受正向反馈7.3 教学内容正向反馈的概念和作用有效给予和接受正向反馈的技巧7.4 教学活动让学生回顾正向反馈的定义和特点讲解正向反馈在个人和团队发展中的作用进行角色扮演练习，让学生实践给予和接受正向反馈第八章：负向反馈的运用8.1 课程目标理解负向反馈的必要性及其在改进中的作用学会如何constructively 给予负向反馈8.2 教学方法讲授法：介绍负向反馈的概念和重要性角色扮演法：通过模拟情景，练习constructively 给予负向反馈8.3 教学内容负向反馈的概念和重要性Constructively 给予负向反馈的技巧8.4 教学活动让学生回顾负向反馈的定义和特点讲解负向反馈在改进中的作用进行角色扮演练习，让学生实践constructively 给予负向反馈第九章：反馈文化的重要性9.1 课程目标理解反馈文化在组织中的作用学会如何建立和维护一个积极的反馈文化9.2 教学方法讲授法：介绍反馈文化的重要性互动讨论法：通过小组讨论，探讨建立和维护积极反馈文化的策略9.3 教学内容反馈文化的重要性建立和维护积极反馈文化的策略9.4 教学活动让学生回顾反馈的概念和重要性介绍反馈文化在组织中的作用分组讨论，每组设计一个建立和维护积极反馈文化的计划第十章：总结与展望10.1 课程目标总结反馈的基本概念和重要性展望反馈在个人和组织发展中的未来趋势10.2 教学方法讲授法：总结反馈的基本概念和重要性互动讨论法：通过小组讨论，探讨反馈的未来趋势10.3 教学内容反馈的基本概念和重要性反馈在个人和组织发展中的未来趋势10.4 教学活动让学生回顾本课程的主要内容总结反馈的基本概念和重要性分组讨论，每组设计一个关于反馈未来趋势的设想重点和难点解析重点环节一：反馈的定义和作用反馈的定义：反馈是指将系统的输出部分的一部分或全部反送回到输入端，与输入信号叠加后影响系统性能的过程。
机电控制工程基础综合练习概念题
《机电控制工程基础》综合练习概念题解析一、填空1. 自动控制就是 人直接参与的情况下， 使生产过程的输出量按照给定的规律 。
(没有，运行或变化)2．系统的稳定性取决于 。
（系统闭环极点的分布）3. 所谓反馈控制系统就是的系统的输出 地返回到输入端。
（全部或部分）4. 给定量的变化规律是事先不能确定的，而输出量能够准确、迅速的复现给定量，这样的系统称之为 。
（随动系统）5. 在 下，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比称为线性系统（或元件）的 。
（零初始条件，传递函数）6. 单位积分环节的传递函数为 。
（1/s ）7．一阶系统11+Ts ，则其时间常数为 。
（T ） 8．系统传递函数为W(s)，输入为单位阶跃函数时，输出拉氏变换Y (s)为 。
（s s W )(）9．单位负反馈系统开环传函为)1(9)(+=s s s G ，系统的阻尼比ξ= 、无阻尼自振荡角频率ωn 为 ，调节时间ts （5％）为 秒。
（0.167,3,6）10．反馈信号(或称反馈)：从系统(或元件)输出端取出信号，经过变换后加到系统(或元件)输入端，这就是反馈信号。
当它与输入信号符号相同，即反馈结果有利于加强输入信号的作用时叫 。
反之，符号相反抵消输入信号作用时叫 。
（正反馈, 负反馈）11．Ⅰ型系统 地跟踪单位斜坡输入信号。
（无静差）12. 某环节的传递函数为2s ，则它的幅频特性的数学表达式是 ，相频特性的数学表达式是 。
(2ω,90o)13.单位反馈系统的开环传递函数为)3)(2()(*++=s s s K s G ，根轨迹的分支数为 。
(3) 14. 负反馈结构的系统，其前向通道上的传递函数为G(s)，反馈通道的传递函数为H(s)，则该系统的开环传递函数为 ，闭环传递函数为 。
(G(s)H(s)，)()(1)(s H s G s G +)15. 函数f(t)=2t 的拉氏变换为 。
(22s )16．单位负反馈结构的系统，其开环传递函数为)2(+s s K 则该系统为 型系统，根轨迹分支数为 。
自动化反馈控制系统的基本概念
在实际应用中，调节器一般有位式调节器、比例调节器、比例积分调节器、比例微分调节器和比例积分微分调节器等五种，根据控制对象特性的不同及对被控量控制精度的要求，控制系统可选用不同调节作用规律的调节器。
调节器首先接收测量单元送来的被控量的测量信号，并与被控量的给定值相比较得到偏差信号，再根据偏差信号的大小和方向（正偏差还是负偏差），依据某种调节作用规律输出一个控制信号，对被控量施加控制作用，直到偏差等于零或接近零为止。
3
2
1
4
过渡过程时间 ts:当t ≥ t s的所有时间内，被控量y（t）的波动值︱y（t）－y（∞）︱均小于或等于最终稳态y（∞）的2％或5％。
上升时间tr:指在衰减振荡中，被控量从初始平衡状态第一次达到新稳态值y（∞） 所需时间。
峰值时间tp:是指在衰减振荡中，被控量从初始平衡状态达到第一个波峰峰值所需要的时间。
d（t)
t
d
t0
y（t)
0
图5-5 随动控制系统的动态过程
t
ts
t0
ε
y1
y2
y3
r
emax
r（t)
t
r
t0
y（t)
r0
y0
t1
y（∞)
t2 2
精确性指标
最大动态偏差 emax :是指在衰减振荡中第一个波峰的峰值，它是动态精度指标。 Emax大，说明动态精度低，要求小些为好，但不是越小越好，因为太小，有可能使动态过程的振荡加剧。
01
02
01
执行机构 执行机构的输入量是调节单元输出的控制信号，调节单元输出的控制信号一般都要经过执行机构才能作用到控制对象上，从而改变流入控制对象的物质或能量，使之能适应控制对象的负荷变化。在气动控制系统中，执行机构—般是气动薄膜调节阀或气动活塞式调节阀；在电动控制系统中，一般采用伺服电机。
反馈控制的基本原理
反馈控制的基本原理1.引言1.1 概述概述反馈控制是现代控制理论中的一个重要概念，它在各个领域都有广泛的应用。
从最简单的家用电器到复杂的工业自动化系统，都离不开反馈控制的支持。
反馈控制通过采集被控对象的输出信息，并将其与期望的输出进行比较，然后作出相应调整，以实现所需的控制目标。
在日常生活中，我们也常常使用反馈控制的原理。
比如，当我们开车时，会根据速度表上的速度和路况的变化，来调整油门和刹车的力度，以保持车辆稳定行驶。
这就是一个简单的反馈控制系统，由车速作为输入，驱动力作为输出。
反馈控制系统由被控对象、传感器、执行器和控制器等几个基本组成部分构成。
被控对象是系统中需要被控制的实际物理过程或设备，例如温度、速度、位置等。
传感器用于检测被控对象的状态或输出信息，并将其转化为电信号。
执行器根据控制信号进行相应的动作，改变被控对象的状态。
控制器是反馈控制系统的核心部分，它根据传感器反馈的信息和期望的输出信息之间的差异，计算出控制信号，使被控对象的输出逼近期望的输出。
反馈控制的基本原理是通过对被控对象的状态进行监测，并根据监测到的信息进行调整，使被控对象的输出接近期望的输出。
在控制过程中，控制器会不断地与被控对象进行交互，并进行参数调整，以实现系统的稳定性和性能要求。
通过不断地反馈和调整，反馈控制系统可以对被控对象的状态进行精确控制，从而实现预定的控制目标。
本文将详细介绍反馈控制的概念、基本组成和基本原理。
同时，还将讨论反馈控制在各个领域的实际应用，以及展望反馈控制的未来发展。
反馈控制是现代控制理论中的基础概念之一，对于提高系统的稳定性、精确性和鲁棒性具有重要意义。
深入了解反馈控制的基本原理，有助于我们更好地理解和应用控制技术，推动科技的发展和进步。
1.2 文章结构本文主要围绕反馈控制的基本原理展开讨论。
文章由引言、正文和结论三个部分构成。
在引言部分，我将对整篇文章进行概述，介绍反馈控制的基本概念以及文章的目的。
自动控制考试大纲
一、课程性质与设置目的（一）课程性质和特点自动控制原理是高等教育自学考试工业电气自动化专业的一门专业基础课，本课程是一门理论性较强的工程学科。
本课程以经典控制理论为主，重点论述用时域法、根轨迹法和频域法分析线性系统的性能，并介绍系统的初步设计及校正的一般性原则。
通过本课程的学习可以使学生对自动控制理论有较系统的认识，达到理解并熟练掌握自动控制的基本理论和基本方法，具有初步解决工程相关问题的能力，并为进一步学习打下基础。
（二）本课程的基本要求通过本课程的学习使学生正确理解反馈控制系统的基本概念，掌握控制系统数学模型建立的一般方法，掌握线性系统的分析方法（时域法、根轨迹法和频域法），为今后的专业课程的学习及工作做准备。
基本要求如下：1、正确理解反馈控制系统的基本概念。
2、掌握控制系统的数学模型建立的方法。
3、掌握线性系统的时域法、根轨迹法和频域分析法。
4、理解自控系统校正的一般概念。
（三）本课程与相关课程的联系、分工或区别本课程在工业电气自动化专业教学计划中被列为专业基础课,本课程以工程数学、电工原理、电机拖动、变流技术、计算机原理等为前序课程,也是自动控制系统等课程必需的理论基础，因此本课程的学习对全面掌握各门专业课程起着重要的作用。
本课程的重点是第三、第四、第五章章，次重点是第一、第二章，一般章节为六章。
二、课程内容与考核目标第一章自动控制系统的基本概念（一）学习目的与要求通过本章的学习使学生了解自动控制的发展、自动控制系统的分类，理解自动控制系统的组成、基本控制方式（开环控制和闭环控制）和评价自动控制系统的性能指标。
通过闭环控制系统的举例，理解反馈控制的原理。
（二）课程内容第一节自动控制及自动控制理论的发展简述。
第二节自动控制的两种基本方式（开环控制和闭环控制）。
闭环控制的特点,闭环控制系统的基本原理。
第三节依据不同的标准，对自动控制系统进行分类，了解常用的分类方法及对控制系统的分类。
第四节评价控制系统性能的指标主要包含三类。
反馈控制系统的基本概念
《船舶电气及自动化》授课教案教师姓名王宏锐职称助理讲师授课时间90分钟讲授课程船舶电气与自动化授课班级轮机2班层次专业授课题目反馈控制系统的基本概念授课学时2课时教学目的及要求初步了解反馈控制系统教学重点及难点对反馈控制系统的理解教材及主要参考书船舶电气及自动化教学方法教学方法：讲授法、演示法主要内容时间安排开环：控制系统的输出量对系统的控制作用没有任何影响，也就是说控制端与控制对象之间只有单向作用而没有反向作用，这样的控制系统称为开环控制系统闭环：闭环控制是指控制器与控制对象之间既有顺向作用又有反向联系的控制过程，即控制系统的输出量对系统的控制作用有影响，这种影响称为“反馈”。
被控量与测量值比较得到偏差。
按偏差控制的闭环系统，需要控制的是控制对象中的被控量，而需要测量的是被控量与给定值之间的偏差控制对象（或称调节对象）：指被控制的设备与机器，在上述系统中控制对象指的是淡水冷却器。
控制对象的输出量就是控制系统的输出量（或称被控量）。
控制器（或称调节器）：具有比较、放大、判断决策与发出指令的功能。
在上述系统中便是温度控制器。
执行器：接受控制器来的控制信号，经过功率放大后产生控制作用，驱动调节机构，改变进入控制对象的物质流或能量流，使控制对象中的被控量向着给定值的方向发生变化，以满足控制要求。
在上述系统中电动执行器与蝶阀机构便构成了执行器。
执行器：接受控制器来的控制信号，经过功率放大后产生控制作用，驱动调节机构，改变进入控制对象的物质流或能量流，使控制对象中的被控量向着给定值的方向发生变化，以满足控制要求。
在上述系统中电动执行器与蝶阀机构便构成了执行器。
教学反馈课堂提问、讨论、作业。
主机冷却水自动控制反馈环节审核情况教研室：年月日科室：年月日教务处：年月日。
国家开放大学 机电控制工程基础 第1章 控制系统的基本概念自测解析
一、单项选择题（共20道题，每题3分，共60分）题目1:产生与被控制量有一定函数关系的反馈信号的是（）选择一项：a. 校正元件b. 比较元件c. 控制元件d. 反馈元件正确答案是：反馈元件题目2:产生控制信号的是（）选择一项：a. 反馈元件b. 校正元件c. 控制元件d. 比较元件正确答案是：控制元件题目3:以下（）是随动系统的特点。
选择一项：a. 输出量不能够迅速的复现给定量的变化b. 输出量不能够准确复现给定量的变化c. 给定量的变化规律是事先确定的d. 输出量能够迅速的复现给定量的变化正确答案是：输出量能够迅速的复现给定量的变化题目4:以下（）的给定量是一个恒值。
选择一项：a. 无静差系统b. 脉冲控制系统c. 恒值控制系统d. 有静差系统正确答案是：恒值控制系统题目5:反馈控制系统通常是指（）选择一项：a. 负反馈b. 混合反馈c. 干扰反馈d. 正反馈正确答案是：负反馈题目6:如果系统的输出端和输入端之间不存在反馈回路，这样的系统一定是（）选择一项：a. 正反馈环控制系统b. 复合反馈系统c. 开环控制系统d. 闭环控制系统正确答案是：开环控制系统题目7:开环控制系统的精度主要取决于（）选择一项：a. 系统的校准精度b. 校正元件c. 反馈元件d. 放大元件正确答案是：系统的校准精度题目8:数控机床系统是由程序输入设备、运算控制器和执行机构等组成，它属于以下（）选择一项：a. 随动控制系统b. 程序控制系统c. 开环系统d. 恒值控制系统正确答案是：程序控制系统题目9:根据控制信号的运动规律直接对控制对象进行操作的元件是（）选择一项：a. 校正元件b. 反馈元件c. 比较元件d. 执行元件正确答案是：执行元件题目10:没有偏差便没有调节过程，通常在自动控制系统中，偏差是通过（）建立起来的。
选择一项：a. 校正元件b. 放大元件c. 反馈d. 控制器正确答案是：反馈题目11:用来比较控制信号和反馈信号并产生反映两者差值的偏差信号的元件是（）选择一项：a. 比较元件b. 校正元件c. 反馈元件d. 控制元件正确答案是：比较元件题目12:输入量为已知给定值的时间函数的控制系统被称为（）选择一项：a. 恒值控制系统b. 有静差系统c. 程序控制系统d. 脉冲控制系统正确答案是：程序控制系统题目13:输入量为已知给定值的时间函数的控制系统被称为（）选择一项：a. 有静差系统b. 程序控制系统c. 随动系统d. 恒值控制系统正确答案是：随动系统题目14:输出端与输入端间存在反馈回路的系统一定是（）选择一项：a. 有差控制系统b. 闭环控制系统c. 开环控制系统d. 正反馈环控制系统正确答案是：闭环控制系统题目15:（）是指系统输出量的实际值与希望值之差。
自动化 反馈控制系统的基本概念
自动化反馈控制系统的基本概念自动化反馈控制系统的基本概念一、引言反馈控制系统是一种自动化系统，利用传感器实时测量被控对象的状态，并通过控制器的输出信号对被控对象进行调节，使其达到期望的状态或保持在某个稳定的状态。
本文将详细介绍反馈控制系统的基本概念和相关内容。
二、传感器⒈传感器的定义⒉传感器的分类⑴基于测量物理量的分类⑵基于传感器工作原理的分类⑶基于传感器输出信号的分类⒊传感器的特性⑴线性性⑵灵敏度⑶精度⑷响应时间三、控制器⒈控制器的定义⒉控制器的分类⑴比例控制器⑵积分控制器⑶微分控制器⑷比例积分控制器⑸比例微分控制器⑹比例积分微分控制器⒊控制器的性能指标⑴超调量⑵上升时间⑶调节时间⑷稳态误差四、被控对象⒈被控对象的定义⒉被控对象的数学模型⑴传递函数模型⑵状态空间模型⒊被控对象的稳定性⑴极点分布法⑵极点配置法五、反馈控制系统的闭环传递函数⒈闭环传递函数的定义⒉闭环传递函数的推导方法⑴开环传递函数法⑵闭环传递函数法⑶传递函数矩阵法附件：本文档附带以下附件：⒈传感器数据手册⒉控制器参数配置表⒊被控对象的数据记录法律名词及注释：⒈自动化：指人类使用机械、电气和计算机等技术手段，实现对生产、生活和社会运行各方面的自动控制的系统。
⒉反馈控制：利用传感器实时测量，将测量结果与期望值进行比较，通过调节控制器的输出信号，使被控对象达到期望状态的控制方法。
⒊传感器：将被测量的物理量转换成可供测量、记录、指示和控制等用途的电信号输出的器件。
⒋控制器：根据输入信号的变化，通过输出信号对被控对象进行调节的装置或系统。
⒌被控对象：需要控制的物理系统或过程，如机械设备、生产线等。
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位
输入与输出不成正比，不可用
移
叠加原理
用非线性数学模型描述
例 弹簧秤（不在工作区）
力
六. 按变量的时间特性分类
连续时间控制系统
变
系统中的变量可随时变化，连续，量
不间断
例 重锤式转速控制系统
时间
离散时间控制系统
系统中存在离散变量，它们只在
变 量
固定时刻存在和变化
例 计算机控制系统
时间
七. 按变量的变化特性分类
➢阶跃信号（Step Function）
r(t
)
R
u(t )
R 0
t0 t0
r（t）
R
u(t)-----单位阶跃 函 数
时间
阶跃信号含宽频带谐波分量，产生容易，是最常用系统 性能测试信号。
控制器 控制器
被控过程
三. 按给定值变化规律分类
r
恒值控制系统：
给定值不随时间变化
例 恒温，恒压系统
t
随动控制系统：
给定值按需求随机变化
r
例 雷达跟踪，
靠模加工系统
t
程序控制系统：
给定值按条件（时间
r
或流程）变化
例 金属热处理，化学水处理
t
四. 按输入输出变量数分类
单变量控制系统
单入--单出 SISO（Single Input Single Output）
一个特定系统。
物体--飞船，电炉。（飞船控制） 装置--锅炉，汽机。（锅炉控制） 过程--燃烧，传动。（燃烧控制） 系统--电力，化工，冶金。（电力控制）
1.1.2 人工控制与自动控制
煤气灶上油煎鸡 蛋时的油温控制
自行车速度控制 汽车驾驶 收音机音量调节
电饭煲 空调 抽水马桶
汽轮机转速控 制
性能要求 (性能指标,约束条件) 控制器的结构和参数设计和整定 性能校核 (计算,仿真,实验)
第二节 反馈控制系统的基本概念
❖ 信息反馈-------最基本的自动控制原理 ❖ 反馈控制系统的中的常用术语：
给定值（参考输入值） 偏差值 控制量 被控量 扰动量(内扰,外扰) 自动控制装置 = 传感器 + 控制器 + 给定器 + 执
开环控制系统举例
220v~
调压器
电加 热热 丝炉
例1.4.1 开环温度控制系统
电
位
功率放大器
器
M
负载
例1.4.2 开环转速控制系统
开环控制系统特点： 1. 信号从输入到输出无反馈,单向传递. 2. 结构简单. 3. 控制精度不高,无ຫໍສະໝຸດ 抑制扰动.闭环控制系统举例
例1.4.3 闭环温度控制系统
温度
热
随机性变量
量
时间
九. 按控制规律分类
❖ 常 规 控 制（PID） ❖ 智能控制 ❖ 预测控制 ❖ 最优控制 ❖ 自适应控制 ❖ 鲁棒控制 ❖ 模糊控制 ❖ 神经元控制
第五节 控制系统性能分析概论
一.典型试验信号
阶跃信号 斜坡信号 抛物线信号 脉冲信号 正弦信号
二.系统性能分析方法
动态特性分析 稳态特性分析
❖ 方框图(方框+箭头+求和圆+线条)：分析系统内各部分 之间关系的图解法．
❖ 自动控制系统的组成(如锅炉水位控制系统)：
SV DV
MV
被控量PV
给定器
调节器 执行器 受控过程
给定值 操作值
传感器 反馈PV
SV Setpoint-Value 偏差值 DV Deviation-value MV Manipulation-Value 过程变量值 PV Process-Value
第一节 概 论
1.1.1 控制的含义 1.1.2 人工控制与自动控制 1.1.3 自动控制学科的特点 1.1.4 自动控制理论的内容 1.1.5 自动控制理论的基本问题
1.1.1 控制的含义
控制（CONTROL）----某个主体使某个客体按照
一定的目的动作
主体---人：人工控制； 机器：自动控制 客体---指一件物体，一套装置，一个物化过程，
模拟量控制系统
系统中的变量是反映物理量的模
拟变量，可以是任意数值
变
量
例 热电偶测得电势，反映温度
时间
开关量控制系统
系统中变量只有两个状态，0或1，
变 量
开或关
例 全自动洗衣机
时间
八. 按变量的统计特性分类
确定性变量控制系统 系统中的变量被认为是无噪声的 变
量
确定性变量
时间
随机性变量控制系统
系统中的变量被认为是有噪声的 变
行器 受控过程（受控对象） 控制系统 = 受控过程＋控制装置
•工业过程中的反馈控制系统例子---
例1.1 锅炉汽包水位控制系统
主蒸汽
变送器
过热器 汽包
调节器
省煤器
给水
执行器
给水泵 给水调节阀
•日常生活过程中的反馈控制系统例子---
例1.2 水箱水位控制
第三节 自动控制系统的组成及方框图
❖ 自动控制系统： 控制装置＋受控对象
例1.3 锅炉水位控制系统
设定 偏差
控
调节
给
水位
量
制
位移
水
实际
SV
+
-
DV
调 节 器
量
执 行 器
MV
调量 节 阀
汽 水位 包
测量水位PV
变 送 器
反馈元件
第四节 自动控制系统的分类
一. 按系统环节连接形式分类
开环控制系统：
扰动
设定器 控制器
闭环控制系统 :
被控对象
被控量
设定器
控制器 被控过程
传感器
例 电加热炉温度控制系统
电流
电加热炉
温度
多变量控制系统
多入--多出 MIMO（Multiple ----）
例 锅炉燃烧控制系统
燃料量 送风量 引风量
电站锅炉
工质温度 工质压力 炉膛压力
五. 按系统特性分类
线性控制系统
位 移
输入与输出成正比，可用叠加原理
用线性数学模型描述
例 弹簧秤（在工作区）
力
非线性控制系统
调压器
减速器 M 控
电
制器
偶
220V~
例1.4.4 闭环转速控制系统
电压放大器 功率放大器 M 负载
测速发电机
闭环控制系统特点: 1. 有反馈回路; 2. 结构复杂; 3. 控制精度高,自动纠偏
二. 按控制依据信号性质分类
反馈控制系统：
控制器
被控过程
前馈控制系统： 控制器
被控过程
前馈---反馈 控制系统
1.1.4 控制科学与工程学科的内涵
控制科学与工程
控制理论与 检测技术与 模式识别与
系统工程
控制工程 自动化装置 智能系统
1.1.5 自动控制理论的基本问题
控制系统的分析
典型信号下的响应 (阶跃响应,频率特性) 数学模型 (传递函数,状态方程) 性能指标 (稳态误差,超调量)
控制系统的设计
导弹飞行控制
声控光控路灯
1.1.3 自动控制学科的特点
应用广泛
小至电子表,大至人造卫星,几乎包括 各个领域. 我院6个专业有4个学“自 控原理”课
日益重要
很难想象现代生活和生产过程没有自 动控制装置如何能够继续? 你敢让大 型发电机组用人工控制来运行吗? 你 愿意使用不能自动控制温度的电冰箱 吗？