自控原理

1、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运行。

2、扰动

破坏系统输入量和输出量的规律和信号。

3、自动控制系统

为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机总体，这就是自动控制系统。

4、反馈及负反馈

通常我们把取出输出量送回到输入端，并与输入信号相比较产生偏差信号的过程，成为反馈。若反馈的信号是与输入信号相减，使产生的偏差越来越小，则称为负反馈。

5、自动控制系统基本控制方式

反馈控制方式、开环控制方式、复合控制方式。

6、反馈控制

是自动控制系统最基本的控制方式，也是应用最广泛的一种控制方式。除此之外，还有开环控制方式和复合控制方式，他们都有各自的特点和不同的使用场合，近几十年来，以现代数学为基础，引入电子计算机的新的控制方式也有了很大发展，如最优控制、自适应控制、模糊控制等。

7、开环控制方式

是指控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程，按这种方式组成的系统称为开环控制系统。

9、按扰动控制方式

在技术上较按偏差控制方式简单，但它只适用于扰动是可测量的场合，而且一个补偿装置只能补偿一种扰动因素，对其余扰动均不起补偿作用。

10、自动控制系统有多种分类方法

按控制方式可分为开环控制、反馈控制、复合控制等；

按元件类型可分为机械系统、电器系统、机电系统、液压系统、气动系统、生物系统等；

按系统功用可分为温度控制系统、压力控制系统、位置控制系统等；

按系统特性可分为线性系统和非线性系统、连续系统和离散系统、定常系统和时变系统、确定性系统和不确定性系统等；

按输入量变化规律可分为恒值控制系统、随动系统和程序控制系统等。为了全面反应自动控制系统的特点，常常将上述各种分类方法组合应用。11、离散系统

是指系统的某处或多处的信号为脉冲序列或数码形式，因而信号在时间上是离散的，连续信号经过采样开关的采样就可以转换成离散信号。

12、非线性控制系统

系统中只要有一个元部件的输入-输出特性是非线性的，这类系统就成为非线性控制系统，这时，要用非线性微分（或差分）方程描述其特性。

差分方程描述的是离散系统

微分方程描述的事连续系统

13、静态数学模型：变量导数为0描述变量关系的代数方程。

动态数学模型：变量导数为0描述变量关系的微分方程。

14、控制系统的数学模型

是描述系统内部物理量（或变量）及输入输出之间关系的数学表达式。

15、系统辨识

实验法是人为地给系统施加某种测试信号，记录其输出响应，并用适当的数学模型去逼近，这种方法称为系统辨识。

16、线性系统及其特性

用线性微分方程描述的元件或系统，称为线性元件或线性系统。线性系统的重要性质是可以应用叠加原理即叠加性和均匀性，这也是和非线性系统的最大区别。

17、传递函数的定义

线性定常系统的传递函数，定义为零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。

18、结构图和信号流图

控制系统的结构图和信号流图都是描述系统各元件之间信号传递关系的数学图形，他们表示了系统中各变量之间的因果关系以及对各变量所进行的运算，是控制理论中描述复杂系统的一种简便方法。

19、动态过程与稳态过程

动态过程又称过渡过程或瞬态过程，指系统在典型输入信号作用下，系统输出量从初始状态到最终状态的响应过程。

稳态过程指系统在典型输入信号作用下，当时间t 趋于无穷时，系统输出量的表现方式。

21、动态性能指标

延迟时间td （n ϖξ

7.01+）指响应曲线第一次达到其终值一半所需的时间，

上升时间tr =d

ωβπ-指响应从终值10%上升到终值90%所需的时间；对于有震荡的系统，亦可定义为响应从零第一次上升到终值所需的时间，峰值时间tp

d ωπ指响应超过其终值到达第一个峰值所需的时间， 调节时间ts=σ

5.3 指响应到达并

保持在终值+—5%内所需的最短时间， 超调量6%= 2

1ξπξ

--e 指响应的最大偏离量h(tp)与终值h 的差与终值h 比得百分数

22、线性系统稳定的充分必要条件是：

闭环系统特征方程的所有根均为具有负实部；或者说，闭环传递函数的极点均位于s 左半平面。

23、根轨迹简称根迹，

它是开环系统某一参数从零变到无穷时，闭环系统特征方程式的根在S 平面上变化的轨迹。

24、广义根轨迹

在控制系统中，除根轨迹增益K 为变化参数的根轨迹以外，其他情形下的根轨迹统称为广义根轨迹。 将负反馈系统中K 变化是的根轨迹叫做常规根轨迹。

25、参数根轨迹

以非开环增益为可变参数绘制的根轨迹称为参数根轨迹，以区别于以开环增益K 为可变参数的常规根轨迹。

26、所谓校正

就是在系统中加入一些其参数可以根据需要而改变的机构或装置，使系统整个特性发生变化，从而满足给定的各项性能指标。

27、控制系统校正方式

按照校正装置在系统中的连接方式，控制系统校正方式可分为串联校正、反馈校正、前校正和复合校正四种。

28、常用的校正方式

在控制系统设计中，常用的校正方式为串联校正和反馈校正两种。

29、在串联校正中，加大控制器增益Kp

可以提高系统的开环增益，减小系统稳态误差，从而提高系统的控制精度，但会降低系统的相对稳定性，甚至可能造成闭环系统不稳定。

30、D 控制器

因为微分控制作用只对动态过程起作用，而对稳态过程没有影响，且对系统噪声非常敏感，所以单一的D 控制器在任何情况下都不宜与被控对象串联起来单独使用，通常微分控制规律总是与比例-积分控制规律结合起来使用。

31、PID 控制器

在工业过程控制系统中，广泛使用PID 控制器，PID 控制器各部分参数的选择，在系统现场调试中最后确定，通常，应使I 部分发生在系统频率特性的低频段，以提高系统的稳态性能；而使D 部分发生在系统频率特性的中频段，以改善系统的动态性能。

32、典型二阶系统 ()2122214ξξωω-+=n c c n

ωξωγ2arctan =相角裕度