自动控制系统基本知识
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。
自动控制原理知识点总结
自动控制原理知识点总结自动控制原理是一门研究自动控制系统的基本理论和方法的学科，它对于理解和设计各种控制系统具有重要意义。
下面将对自动控制原理的一些关键知识点进行总结。
一、控制系统的基本概念控制系统是由控制对象、控制器和反馈环节组成的。
控制对象是需要被控制的物理过程或设备，例如电机的转速、温度的变化等。
控制器则是根据输入的控制信号和反馈信号来产生控制作用，以实现对控制对象的期望控制。
反馈环节则将控制对象的输出信号反馈给控制器，形成闭环控制，从而提高系统的控制精度和稳定性。
在控制系统中，常用的术语包括输入量、输出量、偏差量等。
输入量是指施加到系统上的外部激励，输出量是系统的响应，而偏差量则是输入量与反馈量的差值。
二、控制系统的数学模型建立控制系统的数学模型是分析和设计控制系统的基础。
常见的数学模型有微分方程、传递函数和状态空间表达式。
微分方程描述了系统输入与输出之间的动态关系，通过对系统的物理规律进行分析和推导，可以得到微分方程形式的数学模型。
传递函数则是在零初始条件下，输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比。
它将复杂的微分方程转化为简单的代数形式，便于系统的分析和设计。
状态空间表达式则是用一组状态变量来描述系统的内部动态特性，能够更全面地反映系统的性能。
三、控制系统的性能指标为了评估控制系统的性能，需要定义一些性能指标。
常见的性能指标包括稳定性、准确性和快速性。
稳定性是控制系统能够正常工作的前提，如果系统不稳定，输出将无限制地增长或振荡，无法实现控制目标。
准确性通常用稳态误差来衡量，它表示系统在稳态时输出与期望输出之间的偏差。
快速性则反映了系统从初始状态到达稳态的速度，常用上升时间、调节时间等指标来描述。
四、控制系统的稳定性分析判断控制系统的稳定性是自动控制原理中的重要内容。
常用的稳定性判据有劳斯判据和赫尔维茨判据。
劳斯判据通过计算系统特征方程的系数来判断系统的稳定性，具有计算简单、直观的优点。
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是一门研究自动控制系统的分析与设计的学科，它对于理解和实现各种工程系统的自动化控制具有重要意义。
以下是对自动控制原理中一些关键知识点的总结。
一、控制系统的基本概念控制系统由控制对象、控制器和反馈通路组成。
控制的目的是使系统的输出按照期望的方式变化。
开环控制系统没有反馈环节，输出不受控制，精度较低；闭环控制系统通过反馈将输出与期望的输入进行比较，从而实现更精确的控制。
二、控制系统的数学模型数学模型是描述系统动态特性的工具，常见的有微分方程、传递函数和状态空间表达式。
微分方程是最直接的描述方式，但求解较为复杂。
传递函数适用于线性定常系统，将输入与输出的关系以代数形式表示，便于分析系统的稳定性和性能。
状态空间表达式则能更全面地反映系统内部状态的变化。
三、时域分析在时域中，系统的性能可以通过单位阶跃响应来评估。
重要的性能指标包括上升时间、峰值时间、调节时间和超调量。
一阶系统的响应具有简单的形式，其时间常数决定了系统的响应速度。
二阶系统的性能与阻尼比和无阻尼自然频率有关，不同的阻尼比会导致不同的响应曲线。
四、根轨迹法根轨迹是指系统开环增益变化时，闭环极点在复平面上的轨迹。
通过绘制根轨迹，可以直观地分析系统的稳定性和动态性能。
根轨迹的绘制遵循一定的规则，如根轨迹的起点和终点、实轴上的根轨迹段等。
根据根轨迹，可以确定使系统稳定的开环增益范围。
五、频域分析频域分析使用频率特性来描述系统的性能。
波特图是常用的工具，包括幅频特性和相频特性。
通过波特图，可以评估系统的稳定性、带宽和相位裕度等。
奈奎斯特稳定判据是频域中判断系统稳定性的重要方法。
六、控制系统的校正为了改善系统的性能，需要进行校正。
校正装置可以是串联校正、反馈校正或前馈校正。
常见的校正方法有超前校正、滞后校正和滞后超前校正。
校正装置的设计需要根据系统的性能要求和原系统的特性来确定。
七、采样控制系统在数字控制系统中，涉及到采样和保持、Z 变换等概念。
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研究和设计自动控制系统的基础学科。
它研究的是用来实现自动化控制的基本概念、理论、方法和技术，以及这些概念、理论、方法和技术在工程实践中的应用。
下面是自动控制原理的一些重要知识点的汇总。
一、控制系统的基本概念1.控制系统的定义：控制系统是用来使被控对象按照一定要求或期望输出的规律进行运动或改变的系统。
2.控制系统的要素：输入、输出、被控对象、控制器、传感器、执行器等。
3.控制系统的分类：开环控制和闭环控制。
4.控制系统的性能评价指标：稳定性、快速性、准确性、抗干扰性、鲁棒性等。
二、数学建模1.控制对象的数学建模方法：微分方程模型、离散时间模型、差分方程模型等。
2.控制信号的形式化表示：开环信号和闭环信号。
三、传递函数和频率响应1.传递函数：描述了控制系统输入和输出之间的关系。
2.传递函数的性质：稳定性、正定性、因果性等。
3.频率响应：描述了控制系统对不同频率输入信号的响应。
四、稳定性分析和设计1.稳定性的定义：当外部扰动或干扰没有足够大时，系统的输出仍能在一定误差范围内稳定在期望值附近。
2.稳定性分析的方法：根轨迹法、频域方法等。
3.稳定性设计的方法：规定根轨迹范围、引入正反馈等。
五、PID控制器1.PID控制器的定义：是一种用于连续控制的比例-积分-微分控制器，通过调节比例、积分和微分系数来实现对系统的控制。
2.PID控制器的工作原理和特点：比例控制、积分控制、微分控制、参数调节等。
六、根轨迹设计方法1.根轨迹的定义：描述了系统极点随控制输入变化时轨迹的变化规律。
2.根轨迹的特点：实轴特征点、虚轴特征点、极点数量等。
3.根轨迹的设计方法：增益裕量法、相位裕量法等。
七、频域分析与设计1.频率响应的定义：描述了系统对不同频率输入信号的响应。
2.频率响应的评价指标：增益裕量、相位裕量、带宽等。
3.频域设计方法：根据频率响应曲线来调整系统参数。
八、状态空间分析与设计1.状态空间模型：描述了系统状态和输入之间的关系。
自动控制系统的基本知识重点表1
自动控制系统的基本知识01.自动控制系统的定义：P6是指带有反馈装臵的闭环控制系统。
从检出偏差到利用偏差进行控制，从而减小或消除偏差这个控制过程却是相同的。
02.自动控制系统的分类：P12恒值控制系统：（自动调整系统）特点：输入信号为某个常数，故称为恒值。
程序控制系统：输入信号不是常数，而是按照一种预先知道的时间函数变化。
随动系统：（伺服系统）输入信号是预先不知道的随时间任意变化的函数。
03.开环与闭环控制的特点：P5、P6开环系统：系统的输出端和输入端之间不存在反馈回路；开环控制系统的精度，主要取决于标定精度以及控制装臵参数的稳定程度，系统没有抵抗外部干扰的能力，故控制精度较低。
闭环系统：引入反馈环节，将输出量测出来，经物理量的转换后在反馈到输入端，使输出量对控制作用有直接影响；具有很强的纠偏能力，对干扰作用具有良好的适应性；由于采用反馈装臵，导致设备增多，线路复杂。
04.自动控制系统的三个特征：P6在结构上，系统必须具有反馈装臵，并按负反馈的原理组成系统。
由偏差产生控制作用。
控制的目的是力图减小或消除偏差，使被控量尽量接近期望值。
05.自动控制系统方框图的画法：P7、P1106.反馈信号的获得：电动机实际转速n经发电机转换为反馈电压Uf，再反送到系统的输出端。
与给定值Ugd进行比较，从而得到偏差信号：Ue＝Ugd－Uf，Ue经放大器放大后，作为电枢电压控制电动机转速n。
07.负反馈的实现：P5反馈回路使信号的传送路径形成闭合环路，使输出量反过来直接影响控制作用，并按偏差Ue的性质产生控制作用，以求减小或消除偏差（从而是误差）的控制系统。
反馈信号由系统的输出端测量出来并转换为Uf，再反送到输入端与Ugd进行比较。
08.对自动控制系统的基本要求：P18稳定性（稳）：评价系统在过渡过程中的振荡倾向和重新建立并平衡状态的能力。
快速性（快）：控制系统不但要求稳，而其要求被控量能迅速地按照输入信号所规定的规律变化，即要求系统具有一定的响应速度。
自动控制知识
自动控制知识一、自动控制原理的基本概念1、什么是自动控制。
自动控制就是在没有人直接参与的情况下，利用控制装置控制被控对象，对生产过程、工艺参数、目标要求等进行自动的调节与控制，使之按照预定的方案达到要求的指标。
2、自动控制系统的分类按控制方式分：开环控制、闭环控制(反馈控制)和复合控制。
3、什么是开环控制系统？有何特点？定义：在控制系统中，系统的输出量不被引回到输入端来对系统的控制部分产生影响。
（即开环系统无反馈）特性：在保证系统动态特性的前提条件下，放大倍数越大越好；不能自动补偿控制过程中受到的各种扰动因素的影响（即结构简单，调试方便，但精度低、无抗扰能力。
）4、什么是闭环控制系统？有何特点？定义：在控制系统中，系统的输出量通过反馈环节返回到输入端来对系统的控制部分产生影响。
（即闭环系统有反馈）特性：能自动补偿控制过程中受到的各种扰动因素的影响，但系统稳定性变差。
（即偏差控制，可以抑制内、外扰动对被控制量产生的影响。
精度高、结构复杂，设计、分析麻烦。
）5、对自动控制系统的基本要求对自动控制系统的基本要求：可以归结为稳定性（长期稳定性）、准确性（精度）和快速性（相对稳定性）。
（一）、稳定性：1）对恒值系统，要求当系统受到扰动后，经过一定时间的调整能够回到原来的期望值。
2）对随动系统，被控制量始终跟踪参据量的变化。
稳定性是对系统的基本要求，不稳定的系统不能实现预定任务。
稳定性，通常由系统的结构决定与外界因素无关。
（二）、快速性：对过渡过程的形式和快慢提出要求，一般称为动态性能。
稳定高射炮射角随动系统，虽然炮身最终能跟踪目标，但如果目标变动迅速，而炮身行动迟缓，仍然抓不住目标。
（三）、准确性：用稳态误差来表示。
在参考输入信号作用下，当系统达到稳态后，其稳态输出与参考输入所要求的期望输出之差叫做给定稳态误差。
显然，这种误差越小，表示系统的输出跟随参考输入的精度越高。
二、直流调速系统1、调速范围与静差率调速范围：是指在额定负载（及一定的静差率要求）下，电动机所能达到的最高转速与最低转速之比。
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。
自动控制系统基本知识01
反馈的概念
反馈控制是一种最基本最重要的控制方式，引 入反馈信号后，系统对来自内部和外部干扰的响应 变得十分迟钝，从而提高了系统的抗干扰能力和控 制精度。与此同时，反馈作用又带来了系统稳定性 问题，正是这个曾一度困扰人们的系统稳定性问题 激发了人们对反馈控制系统进行深入研究的热情， 推动了自动控制理论的发展与完善。因此从某种意 义上讲，古典控制理论是伴随着反馈控制技术的产 生和发展而逐渐完善和成熟起来的。
要使炼钢炉提供优质的产品，就必须严格控制炉 温……等等。
所有这一切都是以高水平的自动控制技术为前提的。
近几十年来，自动控 制技术正在迅猛的发展， 并在工农业生产、交通运 输、国防建设和航空航天 事业等领域中获得广泛应 用。比如：人造地球卫星 的成功发射与安全返回， 导弹的准确击中目标，雷 达系统的准确跟踪目标， 自动控制技术都起着极其 重要的作用。
或元部件的组合，一般由控制装臵和被控对象组成。一般包
括三种机构：测量机构、比较机构、执行机构。 自动控制系统的功能和组成是多种多样的，其结构有简 单也有复杂。它可以只控制一个物理量，也可以控制多个物 理量甚至一个企业机构的全部生产和管理过程；它可以是一 个具体的工程系统，也可以是比较抽象的社会系统、生态系 统或经济系统。
扰 动
输出量 炉温 （炉温实际值）
闭环控制系统方框图的组成、名词术语
控制装置:外加的设备或装置，亦叫控制器。 受控对象:被控制的机器或物体。
给定元件：其职能是给出与期望的被控量相对应的系统给
定值。
比较元件：其职能是把测量到的被控量实际值与给定元件
给出的输入量进行比较，求出他们之间的偏差。
测量元件：其职能是检测被控制量的物理量。
统称为开环控制系统。
自动控制原理知识点总结
自动控制原理知识点总结一、自动控制系统的基本概念自动控制，简单来说，就是在没有人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象按照预定的规律运行。
一个典型的自动控制系统通常由控制对象、控制器、测量元件和执行机构等部分组成。
控制对象就是我们要控制的那个东西，比如一个电机、一个温度场或者一个生产过程。
控制器则是根据输入的偏差信号，按照一定的控制规律产生控制作用，去驱动执行机构。
测量元件负责测量被控量，并将其转化为电信号反馈给控制器。
执行机构接受控制器的控制信号，对控制对象施加作用。
自动控制系统按照有无反馈可以分为开环控制系统和闭环控制系统。
开环控制系统的输出量对系统的控制作用没有影响，结构相对简单，但控制精度较低。
闭环控制系统则将输出量反馈回来与给定值进行比较，形成偏差，然后根据偏差来调整控制作用，因此控制精度高，但系统相对复杂，可能会出现稳定性问题。
二、控制系统的数学模型要对一个控制系统进行分析和设计，首先要建立它的数学模型。
数学模型就是用数学语言来描述系统的输入、输出和内部状态之间的关系。
常见的数学模型有微分方程、传递函数和状态空间表达式。
微分方程是最基本的描述形式，但求解比较复杂。
传递函数则是在零初始条件下，输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比。
它可以方便地分析系统的频率特性和稳定性。
状态空间表达式则能更全面地描述系统的内部状态和动态特性。
建立数学模型的方法有分析法和实验法。
分析法是根据系统的物理规律和结构，推导出数学方程。
实验法则是通过对系统施加输入信号，测量输出响应，然后用系统辨识的方法得到数学模型。
三、控制系统的时域分析时域分析是直接在时间域上研究系统的性能。
主要的性能指标有稳态误差、上升时间、峰值时间、调节时间和超调量。
稳态误差反映了系统的准确性，它与系统的类型和输入信号的形式有关。
对于单位阶跃输入， 0 型系统有稳态误差，1 型及以上系统稳态误差为零。
上升时间、峰值时间和调节时间反映了系统的快速性。
自动控制原理知识点归纳
自动控制原理知识点归纳1.控制系统的基本概念：-控制对象：需要被控制的对象，可以是一个物理系统、电子设备或生产工艺等。
-控制器：用于监测和调节控制对象的设备或程序，根据输入信号产生输出信号以实现控制。
-反馈：通过采集控制对象的输出信息，并与给定的参考信号进行比较，形成误差信号，作为控制器的输入信号。
-开环控制和闭环控制：开环控制仅根据输入信号直接控制对象，闭环控制则根据反馈信号和误差信号来调节控制器的输出信号。
2.控制系统的数学模型：-状态空间模型：使用微分方程或差分方程描述控制对象的状态变化及其对输入和输出的影响。
-传递函数模型：通过拉普拉斯变换将控制系统描述为输入和输出之间的传递函数。
传递函数描述了系统对输入信号的响应过程。
3.控制系统的稳定性分析：-稳定性定义：稳定性是指控制系统的输出在无穷远处有一个有限的稳定值或震荡在一些范围内。
-稳定性判据：利用特征方程的根的位置或特征值来判断控制系统的稳定性。
- 稳定性分析方法：Bode图法、Nyquist图法、根轨迹法等。
4.控制系统的性能指标：-响应速度：指控制系统从输入信号发生变化到输出信号稳定在其稳定值所需要的时间。
-精度：指控制系统输出信号与给定信号的误差大小。
-稳定度：指控制系统输出信号在稳定状态下的波动程度。
-鲁棒性：指控制系统对参数变化、外部扰动和测量误差的抗干扰能力。
5.控制器的设计方法：-比例控制器：根据误差信号的大小，直接乘以比例系数后作为控制器的输出信号。
-积分控制器：根据误差信号的积分值，乘以积分系数后作为控制器的输出信号，用于消除系统的稳态误差。
-微分控制器：根据误差信号的变化率，乘以微分系数后作为控制器的输出信号，用于提高系统的快速响应能力。
6.控制系统的频域分析：-频率响应：描述控制系统在不同频率下对输入信号的变化如何进行响应的性能。
-奈奎斯特稳定判据：通过绘制控制系统的奈奎斯特曲线，判断系统的稳定性和相位裕度。
-传递函数：利用拉普拉斯变换将控制系统描述为输入和输出之间的传递函数，从而分析系统的频率特性。
自动控制原理讲义
自动控制原理讲义第一章概述1.1自动控制系统基本概念1.2自动控制系统的组成和基本特点1.3自动控制的作用和意义1.4自动控制系统的发展历程第二章数学模型与传递函数2.1控制系统的模型化2.2传递函数的定义与性质2.3电气系统的传递函数2.4机械系统的传递函数2.5热系统的传递函数2.6液压系统的传递函数第三章时域分析与性能指标3.1控制系统的时域响应3.2控制系统的稳定性分析3.3闭环控制系统的稳态误差3.4控制系统的性能指标第四章线性系统的根轨迹法4.1根轨迹的定义与性质4.2根轨迹的绘制方法4.3根轨迹与系统性能的关系4.4根轨迹法的应用举例第五章频域分析与稳定性5.1频域分析的基本概念与方法5.2 Nyquist准则与稳定性判据5.3 Bode图与频率响应5.4频域法在系统设计中的应用第六章频域设计与校正6.1控制系统的校正问题6.2极点配置法与频率域设计6.3 Bode积分法与相位校正6.4全套控制器的设计与校正实例第七章系统鲁棒性与鲁棒控制7.1系统鲁棒性的定义与评估7.2H∞控制理论与方法7.3鲁棒控制的应用举例与原理第八章自适应控制8.1自适应控制的基本概念与原理8.2参数识别与模型跟踪8.3自适应控制器设计与应用例子8.4自适应控制的发展与前景第九章非线性系统与控制9.1非线性系统的基本概念与性质9.2非线性系统的稳定性分析9.3非线性系统的控制方法9.4非线性系统的应用实例第十章控制系统优化与参数优化10.1控制系统的优化问题10.2优化理论与方法10.3控制器参数优化的举例与原理第十一章模糊控制与神经网络控制11.1模糊控制的基本概念与原理11.2模糊控制系统的设计与应用例子11.3神经网络控制的基本概念与原理11.4神经网络控制系统的设计与应用例子第十二章智能控制与拓展12.1智能控制基本概念与发展12.2智能控制系统的设计与应用例子12.3控制系统的拓展与创新结语自动控制原理的讲义主要介绍了自动控制系统的基本概念、组成和基本特点，以及自动控制的作用和意义。
自控系统的基础知识
自控系统的基础知识自控系统是指通过感知环境、分析信息，再对系统执行相应的控制操作，以实现系统的稳定运行和性能优化的一种系统。
它在工业控制、自动化设备以及生活中的应用越来越广泛。
在了解自控系统的基础知识之前，我们先来了解一下自控系统的工作原理。
一、自控系统的工作原理自控系统的工作原理可以简单概括为感知-判断-控制的过程。
首先，自控系统通过传感器感知系统或环境中的各种参数，如温度、湿度、压力等。
然后，通过信号处理和数据分析，对感知到的信息进行判断和识别，确定当前的系统状态和所需控制策略。
最后，通过执行器输出相应的控制信号，对系统进行调节和控制，使系统保持在期望的状态或实现特定的目标。
这个过程是一个不断反馈和调整的过程，以保持系统的稳定性和性能优化。
二、自控系统的组成自控系统通常由四个基本组成部分构成：传感器、执行器、控制器和反馈。
传感器用于感知系统或环境中的各种参数，并将感测到的信息转化为电信号传递给控制器。
执行器根据控制器发送的控制信号，对系统进行相应的调节或操作。
控制器是自控系统的核心，负责对感测到的信息进行分析、判断和控制策略的生成。
反馈则用于将执行器产生的效果或系统的实际状态反馈给控制器，以进行下一轮的控制调节。
这个反馈过程起到了检测和纠正系统误差的作用，使系统能够更加精确地控制。
三、自控系统的分类自控系统可以根据不同的标准进行分类。
按照系统的性质，可以将自控系统分为开环系统和闭环系统。
开环系统只根据系统的输入进行控制，忽略系统的输出和实际状态。
闭环系统则通过反馈机制，实时感知系统的实际状态，并根据反馈信息对系统进行调节和纠正。
闭环系统相对于开环系统具有更高的控制精度和稳定性。
根据系统的控制方式，自控系统又可以分为模拟控制系统和数字控制系统。
模拟控制系统使用模拟信号进行控制，电压、电流等为代表；数字控制系统则通过将信号进行数字化处理，使用数字信号进行控制操作。
数字控制系统具有更高的控制精度和可靠性。
自动控制基础知识.详解ppt课件
双位控制的特点：控制器只有最大和最小两个输出值，执 行器只有“开”和“关”两个极限位置。被控对象中物料 量或能量总是处于不平衡状态，被控变量总是剧烈振荡， 得不到比较平衡的控制过程。
认识到了 贫困户 贫困的 根本原 因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
（2）主要特点： 从信号传送来看，输出量经测量后回送到输入端，回送的
信号使信号回路闭合，构成闭环，即为负反馈。 从控制作用的产生看，由偏差产生的控制作用使系统沿减
少或消除偏差的方向运动。——偏差控制
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二、比例控制
定义：使被控量的偏差量与调节阀的开关量对应起来，如 图1.15所示的系统，当液面高于给定值Lo后，阀门不是全 关，而是关小，液面越高，阀关得越小；反之．液面低于 给定值Lo，阀也不是全开，而是开大，液面越低，阀开得 越大。例如，液面低于给定值Lo的10％时，则调节信号也 能使阀门开大10％。这样当对象负荷变化时，调节作用就 会与之相适应。这种控制器的输出与被控量的偏差值成比 例的调节方式称为比例控制，又称P控制。
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被控量——输出量 给定量——输入量
给定输入：决定系统输出量的变化 规律或要求值
扰动输入：系统不希望的外作用
自动控制原理知识点
第一章自动控制的一般概念1.1 自动控制的基本原理与方式1、自动控制、系统、自动控制系统◎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（给定值）运行。
◎系统：是指按照某些规律结合在一起的物体（元部件）的组合，它们相互作用、相互依存，并能完成一定的任务。
◎自动控制系统：能够实现自动控制的系统就可称为自动控制系统，一般由控制装置和被控对象组成。
除被控对象外的其余部分统称为控制装置，它必须具备以下三种职能部件。
•测量元件：用以测量被控量或干扰量。
•比较元件：将被控量与给定值进行比较。
•执行元件：根据比较后的偏差，产生执行作用，去操纵被控对象。
参与控制的信号来自三条通道，即给定值、干扰量、被控量。
2、自动控制原理及其要解决的基本问题◎自动控制原理：是研究自动控制共同规律的技术科学。
而不是对某一过程或对象的具体控制实现（正如微积分是一种数学工具一样）。
◎解决的基本问题：•建模：建立系统数学模型（实际问题抽象，数学描述）•分析：分析控制系统的性能（稳定性、动/稳态性能）•综合：控制系统的综合与校正——控制器设计（方案选择、设计）3、自动控制原理研究的主要内容4、室温控制系统5、控制系统的基本组成◎被控对象：在自动化领域，被控制的装置、物理系统或过程称为被控对象（室内空气）。
◎控制装置：对控制对象产生控制作用的装置，也称为控制器、控制元件、调节器等（放大器）。
◎执行元件：直接改变被控变量的元件称为执行元件（空调器）。
◎测量元件：能够将一种物理量检测出来并转化成另一种容易处理和使用的物理量的装置称为传感器或测量元件（热敏电阻）。
◎比较元件：将测量元件和给定元件给出的被控量实际值与参据量进行比较并得到偏差的元件。
◎放大元件：放大偏差信号的元件。
◎校正元件（补偿元件）：结构参数便于调整的元件，用于改善系统性能。
自动控制原理各章知识精选全文完整版
(s), (t) E(s), e(t) cdesired (t) c(t)
E(s) 1 (s)
H
G (s)
1
H
H
⑵ e(t) ets (t) ess (t)
暂态 稳态
单位负反馈系统开环传函
r(t)
1 2
t2
时稳态误差
Ts 1 E(s) Ts 1 s3
e(t)
T
2. 运动方程式
确定输入量、输出量 列写各元件运动方程 消除中间变量 化为标准形式
RL
u1
C u2
Fi
K
m
f
y
L
C
u1
u2
R
R1
u1
C
R2 u2
LC
d 2u2 dt 2
RC
du2 dt
u2
u1
m
d2y dt 2
f
dy dt
Ky
Fi
LC
d 2u2 dt 2
RC
du2 dt
u2
RC
du1 dt
tg1 1 2 cos1
p e 1 2 100 %
d. c(t) c() c() t ts
2%或5%
4 ts n
2%
3 ts n
5%
d. N : 振荡次数
N ts Td
Td
2 d
d n 1 2
tr , t p 评价响应速度
p , N 评价阻尼程度
ts
以分析，并将分析结果应用于工程系统的综合和自然界 系统的改善。 自动控制
毋需人直接参与，而是被控制量自动的按预定规律变 化的控制过程。
4. 开环控制、闭环控制、反馈控制原理
自动控制原理知识点总结
自动控制原理知识点总结一、数学模型与传递函数1.系统的数学模型：数学模型是通过建立系统的数学方程来描述系统的物理特性和行为规律。
2.传递函数：传递函数是描述系统的输入和输出之间关系的函数，它是系统的拉普拉斯变换的比值。
二、系统的稳定性1.稳定性的概念：系统的稳定性是指系统在给定条件下的输出是否能够始终收敛到一个有限的范围内。
2.稳定性判据：稳定性可以通过判断系统的极点位置来确定，例如极点都位于左半平面时系统是稳定的。
3. 稳定性分析方法：常用的稳定性分析方法有根轨迹法、Nyquist稳定判据和Bode稳定判据。
三、系统的时间响应1.系统的单位冲击响应：单位冲击响应是系统对冲激信号的输出响应，它可以通过拉普拉斯变换和反变换求得。
2.系统的单位阶跃响应：单位阶跃响应是系统对阶跃信号的输出响应，它可以通过拉普拉斯变换和反变换求得。
3.响应特性参数：常用的响应特性参数有时间常数、峰值时间、峰值幅值、上升时间、超调量和稳态误差等。
四、控制系统的单一闭环反馈1.开环系统与闭环系统：开环系统是指没有反馈路径的系统，闭环系统是指存在反馈路径的系统。
2.单位负反馈控制系统：单位负反馈控制系统是指闭环系统中反馈信号与输入信号的比例为-1的系统。
3.闭环系统的稳态误差：稳态误差是指系统在达到稳定状态后，输出与期望输出之间的偏差。
4.稳态误差的计算和减小方法：可以通过增大控制增益、引入积分环节或者采用预估控制来减小稳态误差。
五、PID控制器1.PID控制器的结构和原理：PID控制器是由比例环节、积分环节和微分环节组成的控制器。
比例环节根据当前误差来调节输出，积分环节根据累积误差来调节输出，微分环节根据误差变化率来调节输出。
2.PID调节器参数整定方法：常用的整定方法有经验整定法、频域法和模拟优化等。
六、根轨迹法1.根轨迹的概念和性质：根轨迹是描述系统极点运动规律的图形,它是由系统的传递函数特征方程的根随一个参数的改变轨迹而形成的。
自动控制原理基础知识
自动控制原理基础知识
自动控制是指利用各种控制器和控制装置，通过反馈信号来调节系统输出，使其达到预期的状态或行为。
在自动控制中，有一些基础的原理需要了解。
1. 反馈原理：反馈是指将系统输出的一部分作为输入，通过比较实际输出与期望输出之间的误差，来调节系统以减小误差。
反馈原理是自动控制的核心原则，它能够使系统具有自我调节的能力。
2. 控制器：控制器是自动控制系统中的一种重要装置，它接收反馈信号并产生控制输出，以调节系统状态。
常见的控制器有比例控制器、积分控制器和微分控制器，它们可以根据系统的需求组合使用。
3. 传感器：传感器是用来检测系统状态或环境变量的装置，它能将所检测到的信号转换成电信号，以供控制器使用。
常见的传感器有温度传感器、压力传感器和光线传感器等。
4. 执行器：执行器是根据控制器输出的信号，对系统进行调节或操作的装置。
执行器可以改变系统的输出，如电动机、阀门和伺服系统等。
5. 开环控制与闭环控制：开环控制是指控制器输出不受系统反馈影响，只根据预设的输入输出关系进行控制；闭环控制是指控制器根据系统反馈信号进行调节，以使系统输出满足预期要求。
闭环控制具有更好的稳定性和精度。
6. 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、响应时间和稳态误差等。
稳定性是指系统在各种干扰下保持稳定的能力；灵敏度是指系统输出对输入变化的敏感程度；响应时间是指系统从输入变化到输出变化的时间；稳态误差是指系统输出与期望输出之间的差异。
以上是自动控制原理的一些基础知识，它们是理解和设计自动控制系统的基础。
了解这些知识有助于理解自动控制的工作原理、应用和优化。
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专业理论课教案(首页)共 1 页
方
式
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1．1/1.2
在工业生产过程或设备运行中，为了维持正常的工作条件，需要对某些物理量进行控制，使其维持在某个数值附近，或按一定规律变化，要满足这种要求，可用人工操作完成，又可用自动装置的操作完成，前者为手动控制，后者为自动控制。
自动控制和手动控制极为相似，自动控制系统只是把某些装置有机的组合在一起，代替人的职能。
任何一个控制系统，都由被控对象和控制器两大部分组成。
自动控制定义：
自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用自动控制装置（简称控制器）使整个生产过程或工作机械（被控对象）自动地按预定的规律运行，或使它的某些物理量（被控量）按预定的要求变化。
1．3
根据信号传送的特点或系统的结构形式，控制系统分为开环控制和闭环控制。
开环控制系统：只有输入量Ugd 对n 的单向控制作用，而输出量n 对输入量Ugd 却没有任何影响和联系，即系统的输入与输出之间不存在反馈回路。
开环系统没有抵抗外部干扰的能力，故控制精度低。
但结构简单、造价低，所以在系统参数稳定、无干扰或小干扰的场合大量使用。
闭环控制系统：通过反馈回路使系统形成闭合环路，并按偏差ue 的性质产生控制作用，以求减小或消除偏差的控制系统。
闭环控制原理：
负反馈：指反馈信号Uf 的正负极性必须与给定值Ugd 的极性相反，以便取得偏差值作
为控制之用。
自动控制系统的特征：
1、 系统必须具有反馈装置，并按反馈的原则组成系统。
2、 由偏差产生控制作用。
3、 控制的目的是力图减小或消除偏差，使被控量尽量接近期望值。
1．4 自动控制系统的组成：
由测量反馈元件、比较元件、校正元件、放大元件、执行元件以及被控对象等基本环节组成。
Mfz
zZz
如图1-8 典型自动控制系统功能框图，各元件功能见P7页。
方框图的绘制：
1）组成：由方框、带箭头的信号线、综合点和分支点组成。
方框代表设备或部件；信号线代表信号流动方向；综合点又称相加点，对信号作比较；分支点称引出点。
2）绘制步骤：
1、弄清系统的工作原理及各元器件的作用，明确输入、输出
2、对组成系统的各个元件绘出基本单元图，标出输入/输出量字母代号。
3、系统给定值和综合点置于图形最左端，被控对象置于最右端，其输出信号就是系统输出，即被控量。
4、按系统变量传递顺序，将变量连接，即为系统方框图。
例：书P10 图1—11
1．5系统分类
按输入信号分：
1、恒值控制系统：给定值不变
2、程序控制系统：给定值是变化的，如何变化也是早知道的
3、随动系统：又称伺服系统，给定值是变化的而且不知道如何变
1．6应用事例
1．7对系统的基本要求：稳、快、准
1．8 PID控制器
控制器是对偏差信号进行加工、处理的重要环节，其输出信号随偏差信号的变化而变化的规律称为控制规律，又称控制算法。
一、比例控制器P
若控制器输出量与输入量成正比，
即：Uo=Kp△U
则称控制器为比例控制器，如图：
可见，该比例器其实是个反相放大器，其输出电压U0为：
U0=-R1/R0△U=Kp△U
Kp为放大倍数，由R1和R0的比值确定，负号是由放大器为反相输入所致，使输出电压极性和输入偏差电压的极性相反。
比例控制器具有作用及时、快速、控制作用强的优点，且Kp的绝对值越大，系统的偏差就越小。
但Kp过大会造成系统的不稳定。
故在工程设计中一般不单独使用，而与其他控制规律一起使用，以达到更好的效果。
多级输入信号的比例控制器：将多个输入信号在放大器的输入段并联连接。
二、积分控制器I
若控制器的输出量与输入量对时间的积分成正比，
即：Uo=K1∫t0△Udt
则称控制器为积分控制器，如图：
可见，该比例器其实是个运算放大积分电路，其输出电压为：
U0=-1/R0C1∫t0△Udt
根据特性曲线表明：因电容C1的充电性能，使控制器最终形成“无输入，但有输出：
的状态。
用这种输出去控制系统，可使其保持在△U=0的条件下正常运行，可见，I控制器可以消除系统输出量的稳态误差，实现无静差控制，就是积分控制的最大优点。
但由于I控制器的U0是随时间积累而逐渐增强的，其过程缓慢，时间上落后于偏差信号的变化，故控制过程不及时。
所以I控制器通常作为辅助控制手段。
三、比例积分控制器（PI）
PI控制器的输出U0实际上是由比例和积分两个分量叠加而成的，其比例作用使系统的动态响应速度加快，而积分作用又使系统的静态性能显著提高，实现无静差控制。
原理图如下：
四、比例微分（PD）控制器
“预见性”“超前性”是比例微分控制规律的突出优点，能反映偏差的大小及其变化趋势，并能在偏差信号的数值尚未变得太大之前，就在系统中引进一个有效的早期修正信号。
有助系统的稳定性，并抑制过大的超调量。
但也存在放大干扰信号的缺点。
原理图如下：
五、比例积分微分（PID）控制器
如前所述，积分控制可以减小或消除静差，提高精度；微分控制则可以抑制过大的超调量，提高稳定性，加快过度过程。
若将，比例、积分、微分结合起来，就可以得到更完善的控制效果。
如图
由于PID控制规律全面的综合了比例、积分、微分的优点，不但实现了系统无静差控制，而且动态响应速度快。
故PID控制器是一种相当完善的控制器，在工程中广泛应用。