自动控制系统的分类
自动控制系统组成
自动控制系统的组成及功能实现之欧侯瑞魂创作自动控制系统作为目前工业领域控制的核心，已经为大家所熟悉。
自动控制系统是指在无人直接介入下可使生产过程或其他过程定期望规律或预定程序进行的控制系统。
自动控制系统是实现自动化的主要手段，其组建了整个系统的大脑及神经网络。
自动控制系统的组成一般包含控制器，被控对象，执行机构和变送器四个环节组成。
一、自动控制系统的分类自动控制系统按控制原理主要分为开环控制系统和闭环控制系统。
（一）开环控制系统在开环控制系统中，系统输出只受输入的控制，控制精度和抑制干扰的特性都比较差。
开环控制系统中，基于按时序进行逻辑控制的称为顺序控制系统；由顺序控制装置、检测元件、执行机构和被控工业对象所组成。
主要应用于机械、化工、物料装卸运输等过程的控制以及机械手和生产自动线。
（二）闭环控制系统闭环控制系统是建立在反馈原理基础之上的，利用输出量同期望值的偏差对系统进行控制，可获得比较好的控制性能。
闭环控制系统又称反馈控制系统。
自动控制系统按给定信号分类，可分为恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。
（三）恒值控制系统给定值不变，要求系统输出量以一定的精度接近给定希望值的系统。
如生产过程中的温度、压力、流量、液位高度、电动机转速等自动控制系统属于恒值系统。
（四）随动控制系统给定值按未知时间函数变更，要求输出跟随给定值的变更。
如跟随卫星的雷达天线系统。
（五）程序控制系统给定值按一定时间函数变更。
如程控机床。
在我们的工业领域中，因控制的工艺流程复杂、生产数多、对产品质量控制严格，所以一般控制系统均为闭环控制系统。
二、控制系统各部分的功能（一）控制器目前控制系统的控制器主要包含PLC、DCS、FCS等主控制系统。
在底层应用最多的就是PLC控制系统，一般大中型控制系统中要求分散控制、集中管理的场合就会采取DCS控制系统，FCS系统主要应用在大型系统中,它也是21世纪最具发展潜力的现场总线控制系统，与PLC和DCS之间有着千丝万缕的联系。
1.4 自动控制系统的分类
输入 + A/D
-－
计算 机
输出
D/A
放大器
执行器
被控对象
反馈装置
采样数字控制系统结构图
广东交通职业技术学院机电工程系
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4. 按输入量变化的规律分类
1) 恒值控制系统(Fixed Set-Point Control System) 特点是：系统的输入量是恒量，并且要求系统 的输出量相应地保持恒定。例如电机速度控制、水 位控制等。
且要求输出量随之变化。例如数控伺服系统以及一些 自动化生产线等。
广东交通职业技术学院机电工程系
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广东交通职业技术学院机电工程系
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2) 非线性系统(Non Liner System)
特点是：系统中含有非线性元件，如具有死区、 出现饱和等非线性特性的元件，它的输出量与输入 量间的关系要用非线性微分方程来描述。
广东交通职业技术学院机电工程系
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2. 按系统中的参数对时间的变化情况 1) 定常系统（Time-Invariant System） (又称时
1.4 自动控制系统的分类
自动控制系统可以从不同的角度来进行分类， 常见的有以下几种。
1. 按系统的输出量和输入量间的关系分类 1) 线性系统(Liner System) 特点是：系统全部由线性元件组成，它的输出
量与输入量间的关系用线性微分方程来描述。
线性系统的主要特点是具有叠加性和齐次性，即 当c1(系t)和统c的2(t输)，入则分当别输为入r1为(t)r和(t)r=2a(t1)r时1(t，)+对a2r应2(t的)时输，出输分出别量为 为c(t)=a1c1(t)+a2c2(t)，其中为a1、a2为常系数。
自动控制系统的分类和品质指标
自动控制系统的分类和品质指标1.根据控制对象的性质分类：连续控制系统和离散控制系统。
连续控制系统是指被控对象和控制器的输入和输出都是连续的，如电机的转速控制系统；离散控制系统是指被控对象和控制器的输入和输出是离散的，如数字逻辑控制系统。
2.根据控制方式分类：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受被控对象状态的反馈影响，控制结果只依赖于被控对象的输入，如电视遥控器控制电视机的开关和音量；闭环控制系统是指控制器的输出通过传感器获得被控对象的状态反馈信息，根据反馈信息进行调整，如汽车上的自动驾驶系统。
3.根据控制器的性质分类：线性控制系统和非线性控制系统。
线性控制系统是指被控对象和控制器之间的关系可以用线性方程或线性差分方程描述，如传统的PID控制系统；非线性控制系统是指被控对象和控制器之间的关系不可用线性方程或线性差分方程描述，需要使用非线性控制算法进行设计，如模糊控制和神经网络控制。
品质指标是用来评价自动控制系统性能好坏的指标，常见的有以下几个方面：1.稳定性：指系统的输出能够在有限时间内收敛到一个稳定的状态，不会产生震荡或发散。
稳定性是评价自动控制系统最基本且最重要的性能指标。
2.快速性：指系统的输出能够在规定的时间内快速达到稳定状态。
快速性越高，系统的响应速度就越快。
3.精确性：指系统的输出与期望值之间的偏差程度。
精确性越高，系统的控制效果越好。
4.鲁棒性：指系统对于参数变化、干扰和噪声的鲁棒性能。
鲁棒性越好，系统对外界干扰的抵抗能力越强。
5.动态性：指系统响应时间的快慢和输出过程中的波动程度。
动态性越好，系统越能够适应复杂的工况需求。
6.经济性：指系统的设计成本、运行成本和维护成本。
经济性越好，系统的运营费用越低。
以上是自动控制系统的分类和品质指标的基本介绍，不同的自动控制系统根据其应用领域、控制目标和技术要求的不同，可能会使用不同的分类标准，并要求不同的品质指标。
在实际应用中，需要根据具体的需求和情况进行系统设计和性能评估，以确保自动控制系统的性能和品质达到预期的要求。
智能化生产中的自动化控制系统设计
智能化生产中的自动化控制系统设计一、引言随着科技的不断进步，智能化生产已经成为各个领域的热点。
而在智能化生产中，自动化控制系统是一个重要的环节。
本文将从设计的角度探讨自动化控制系统的实现方式和设计方法。
二、自动化控制系统的分类自动化控制系统可以分为以下两类。
1. 开环控制系统开环控制系统是指控制器特定时间范围内的输出不受其输入指令的影响。
这种控制方式不能够自动调整输出，也无法纠正偏差。
开环控制系统通常使用于精度要求不高的情况，比如水枪加工等。
2. 闭环控制系统闭环控制系统的控制器能够不断测量系统的实际输出情况来调整其输出，以便使输出值与预期值达到一致。
这种系统能够自动调整输出，并且可以根据实际情况纠正偏差。
闭环控制系统的应用范围非常广泛，包括机器人，工业控制，家用电器等等。
三、自动化控制系统的设计1. 系统设计在设计自动化控制系统之前，需要了解被控制的对象，并明确控制目标。
在将被控制对象纳入到系统中时，还需要确定其模型，以便于进行控制器设计。
在确定了系统模型之后，可以选择不同的控制策略，比如PID控制器、模糊控制器、神经网络控制器等等。
2. 控制器设计对于闭环控制系统来说，控制器的设计是非常关键的。
常见的控制器有PID控制器、模糊控制器。
PID控制器是一种最基本的控制器，可以根据系统实际输出情况调整其输出，使其达到预期。
模糊控制器基于模糊逻辑思想，比PID控制器更加灵活和精确。
3. 控制器参数优化在控制器设计之后，还需要对其进行参数优化。
优化控制器的参数可以提高系统的性能，比如响应时间、稳态误差等等。
控制器的参数可以采用试误法，遗传算法、粒子群优化等方法进行。
在选用优化方法时，需要考虑时间开销，精度等因素。
四、实例分析以一个简单的小车定位为例，来演示自动控制系统在实际运用中的设计方式。
1. 系统设计被控小车能够接收到传感器测量的信号，并对其进行控制。
首先我们需要测量小车的位置，在这里我们假设可以通过AGL信标来测量其位置。
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。
自动化控制
自动化控制一、引言随着科技的进步和工业的发展，自动化控制在现代社会中的作用越来越重要。
它广泛应用于各种行业，如制造业、能源、交通、航空航天等，不仅提高了生产效率，还大大增强了系统的稳定性和安全性。
本文将详细介绍自动化控制的基本组成、分类、优点、发展趋势以及应用领域。
二、自动化控制系统的基本组成控制器：它是自动化控制系统的核心，负责接收输入信号，并根据预设的算法处理这些信号，产生相应的输出信号，以控制被控对象的运行。
传感器：传感器是用于检测被控对象的状态和变化，并将检测到的信号转换为可处理的电信号的设备。
执行器：执行器根据控制器的输出信号，驱动被控对象执行相应的动作，以实现系统的控制目标。
人机界面（HMI）：人机界面是人与自动化控制系统交互的界面，用于显示系统的运行状态、接收人的操作指令等。
通信网络：通信网络用于连接自动化控制系统的各个组成部分，实现信息的传递和共享。
三、自动化控制系统的分类开环控制系统：开环控制系统是指系统中没有反馈环节的控制系统，输出只受输入的控制。
闭环控制系统：闭环控制系统是指系统中包含反馈环节的控制系统，系统可以根据反馈信号调整控制器的输出，以实现对被控对象的精确控制。
随动系统与伺服系统：随动系统是指系统的输出能够跟踪输入的变化的系统，而伺服系统则是指能够实现快速、准确跟踪输入变化的系统。
四、自动化控制系统的主要优点高效性：自动化控制系统可以连续24小时工作，大大提高了生产效率。
精确性：自动化控制系统采用高精度传感器和算法，可以实现精确控制，减少人为误差。
可靠性：自动化控制系统具有较高的稳定性和可靠性，可以减少故障发生的概率。
灵活性：自动化控制系统可以通过软件编程实现不同的控制逻辑，具有较高的灵活性。
降低成本：自动化控制系统可以降低人力成本，提高生产效益。
五、自动化控制系统的发展趋势智能化：随着人工智能技术的发展，未来的自动化控制系统将更加智能化，能够自适应地处理复杂的控制任务。
简述自动控制系统的基本分类
简述自动控制系统的基本分类自动控制系统是现代工业生产中不可或缺的一部分，它可以实现对生产过程的自动化控制，提高生产效率和质量。
自动控制系统的基本分类主要有以下几种。
一、按照控制对象分类1.连续控制系统：主要用于对连续生产过程进行控制，如化工、石油、纺织等行业的生产过程。
2.离散控制系统：主要用于对离散生产过程进行控制，如自动包装、自动装配等行业的生产过程。
3.混合控制系统：是连续控制系统和离散控制系统的结合，主要用于对同时具有连续和离散生产过程的系统进行控制。
二、按照控制方式分类1.开环控制系统：是指控制器不对被控对象的输出进行反馈调节，而是直接根据预定的控制规律进行控制。
2.闭环控制系统：是指控制器对被控对象的输出进行反馈调节，根据输出与预定值之间的误差进行控制。
3.开闭环控制系统：是指同时采用开环和闭环控制方式的控制系统，主要用于对复杂系统进行控制。
三、按照控制器分类1.单变量控制器：是指控制单个变量的控制器，如PID控制器、比例控制器等。
2.多变量控制器：是指控制多个变量的控制器，如模型预测控制器、自适应控制器等。
3.分散控制器：是指控制系统中各个部分各自独立进行控制的控制器。
4.集中控制器：是指控制系统中各个部分通过中央控制器进行集中控制的控制器。
四、按照控制对象的数量分类1.单变量控制系统：是指控制系统中只有一个被控对象的控制系统。
2.多变量控制系统：是指控制系统中有多个被控对象的控制系统。
3.分布式控制系统：是指控制系统中各个被控对象通过分布式控制器进行控制的控制系统。
四、按照控制系统的层次分类1.基层控制系统：是指控制系统中最底层的控制系统，主要用于对现场设备进行控制。
2.中层控制系统：是指控制系统中处于中间层次的控制系统，主要用于对生产过程进行控制。
3.高层控制系统：是指控制系统中处于最高层次的控制系统，主要用于对整个生产过程进行规划和管理。
以上是自动控制系统的基本分类，不同的控制系统具有不同的特点和应用范围，选择合适的控制系统能够提高生产效率和质量，降低成本，提高企业的竞争力。
自动控制原理课件：自动控制系统概述
本章思考题：
• 自动控制的实质是什么？ • 闭环控制的结构使得其具有哪些优缺点？ • 对自动控制系统的基本要求有哪些？
随动系统与自动调整系统 线性系统与非线性系统 连续系统和离散系统 单输入单输出系统和多输入多数出系统
1.5 自动控制系统的基本要求 稳定性 稳态性能指标 暂态性能指标
经典控制理论的主要分析方法:时域分析，频域分析
1.6 控制系统数字仿真实践的必要性
进行数字仿真实 验在某种意义上比理 论和试验对问题的认 识可以更为细致，不 仅可以了解问题的结 果而且可以通过设定 仿真条件等方式连续 动态、重复地显示控 制系统发展演化的中 间过程，方便了解直 观试验不易观测到的 整体与局部细节过程。
自动控制系统概述
目 录
CONTENTS
1.1 引言 1.2 开环控制和闭环控制 1.3 闭环自动控制系统的基本组成 1.4 自动控制系统的分类 1.5 自动控制系统的基本要求 1.6 控制系统数字仿真实践的必要性
1.1 引言
自动控制的基本概念
自动控制 自动控制是在没有人的直接干预下，利用物理装置对生产设备和
闭环控制的特点
控制器与被控对象之间既有信号的正向作用，又 有信号的反馈作用。
优点：抗干扰能力强，稳态精度高、动态性能好等。
缺点：设计不合理时，将出现不稳定。在开控制器 2-控制对象 3-检测装置
1.3 闭环自动控制系统的基本组成
1.4 自动控制系统的分类
工艺过程进行合理的调节，使期望的物理量保持恒定，或者按照一定 的规律变化。
自动控制系统 自动控制系统是为实现某一控制目标所需要的所有物理部件的有
机组合体。
1.2 开环控制和闭环控制
图1-1 电炉加热系统 1-控制器（调压器） 2-被控对象（电炉箱）
自动控制系统分类方法
3 复合调节系统（前馈-反馈调节系统）
内容小结
反馈 调节系统
前馈 调节系统
复合 调节系统
感谢观看
根据扰动信号进行调节，系统的输出端与输入端之间不存 在反馈通道，输出量对系统的控制作用没有影响。
传感器
调节器
执行器
干扰 被调量
被调对象
2 前• 扰动：蒸汽流量 • 在水位发生变化之前就启动调
节系统进行调节，使水位基本 上不变。
• 及时有效的抑制被调量的变化 • 系统不会出现震荡 • 调节作用及时 • 不能保证被调量等于给定值 • 对与不能测量的干扰，无法及时
调节，最后达到减小和消除偏差的目的。
1 反馈调节系统（闭环调节系统）
以汽包水位调节为例
特点：
• 在水位发生变化以后进行调节， 最终水位恢复正常。
• 在此过程中，水位有一定波动。
• 保证在稳态时被调量等于给定值。 • 调节时间长 • 容易出现震荡 • 调节作用不及时
2 前馈调节系统（开环调节系统）
热工控制与保护
自动控制系统 分类
一、反馈调节系统 二、前馈调节系统 三、复合调节系统
按系统的结构特点（工作原理）分类
反馈调节系统（闭环调节系统） 前馈调节系统（开环调节系统） 复合调节系统（前馈-反馈调节系统）
1 反馈调节系统（闭环调节系统）
分为正反馈和负反馈
负反馈基本工作原理： 根据被调量与给定值之间的偏差进行
调节。 • 一般不会单独使用，而是与反馈
调节配合使用。
3 复合调节系统（前馈-反馈调节系统）
复合调节就是前馈调节和反馈调节相结合的一种调节系统
• 前馈调节——及时调节，克服主要扰动对被调量的影响。 为粗调。
自动控制系统的分类
自动控制系统的分类常用的自动控制系统分类方法如下。
1．按控制原理的不同自动控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统。
1）开环控制系统在开环控制系统中，系统输出只受输入的控制，控制精度和抑制干扰的特性都比较差。
开环控制系统中，基于按时序进行逻辑控制的称为顺序控制系统，由顺序控制装置、检测元件、执行机构和被控工业对象所组成。
主要应用于机械、化工、物料装卸运输等过程的控制及机械手和生产自动线。
2）闭环控制系统闭环控制系统是建立在反馈原理基础之上的，利用输出量同期望值的偏差对系统进行控制，可获得比较好的控制性能。
闭环控制系统又称反馈控制系统。
2．按给定信号（输入量）的变化规律分类自动控制系统可分为恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。
1）恒值控制系统若系统输入量为一定值，要求系统的输出量也保持恒定，此类系统称为恒值控制系统。
这类控制系统的任务是保证在扰动作用下被控量始终保持在给定值上，在生产过程中的恒转速控制、恒温控制、恒压控制、恒流量控制、恒液位高度控制等大量的控制系统都属于这一类系统。
对于恒值控制系统，着重研究各种扰动对输出量的影响，以及如何抑制扰动对输出量的影响，使输出量保持在预期值上。
恒值控制系统又称为自动调节系统，其主要特征是给定量不变。
2）随动控制系统给定值按未知时间函数变化，要求输出跟随给定值的变化而变化，如跟踪卫星的雷达天线系统。
随动系统的输入信号是一个随时间任意变化的函数（事先无法预测其变化规律），系统的任务是在存在扰动的情况下，保证输出量以一定的精度跟随输入信号的变化而变化。
在这种系统中，输出量通常是机械位移、速度或加速度。
随动系统中，若给定量变化是任意的，则称为自动跟踪系统或伺服系统，研究的重点是系统输出量跟随输入量的准确性和快速性。
随动系统在工业、交通和国防等部门有着极为广泛的应用，如机床的自动控制、舰船的操舵系统、火炮控制系统及雷达导航系统等。
3）程序控制系统若系统的输入量按一定的时间函数变化，但其变化规律是预先知道和确定的，给定值按一定时间函数变化，要求输出量与给定量的变化规律相同，此类系统称为程序控制系统。
自动控制系统的组成及分类
自动控制系统的组成及分类
一、系统组成
自动控制系统主要由控制器、受控对象、执行机构和反馈通路组成。
1. 控制器：控制器的功能是接受操作人员的指令，以及对由检测装置得到的被控量进行一定的处理，以控制受控对象的控制量的大小，以满足系统的性能要求。
控制器有多种分类，按能量关系可分为电动、气动、液压、机械和混合型等；按信息传递方式可分为开环和闭环等。
2. 受控对象：受控对象又称被控对象，是指在自动化系统中需要控制的设备或装置。
受控对象根据不同的要求和控制方案，可以是一个单台设备、一条生产线或一个系统。
3. 执行机构：执行机构是自动控制系统中的重要组成部分，它的作用是根据控制器的输出信号，产生相应的动作，驱动被控对象，以改变受控量的状态。
常见的执行机构有伺服电动机、步进电机等。
4. 反馈通路：反馈通路是指把被控量的变化通过传感器和转换装置变成电信号，再传输给控制器，以实现系统的闭环控制。
反馈通路由传感器、转换装置和控制器等组成。
二、分类方式
自动控制系统有多种分类方式，以下列举几种常见的分类方式：
1. 按控制系统类型分类：可分为开环控制系统和闭环控制系统。
开环控制系统是指系统的输出只受输入的控制，与系统的过去状态无关；而闭环控制系统是指系统的输出不仅受输入的控制，还与系统的过去状态有关。
2. 按控制方式分类：可分为程序控制和随动控制。
程序控制是指系统按照预定的程序进行控制；随动控制是指系统根据被控量的变化实时调整控制参数。
3. 按控制变量的数量分类：可分为单变量控制系统和多变量控制系统。
单变量控制系统是指系统只有一个被控量；多变量控制系统是指系统有多个被控量。
自动控制系统的分类
加。
1-4 自动控制系统的基本要求
自动控制系统是否能很好地工作,是否能精确 地保持被控量按照预定的要求规律变化这取决于被 控对象和控制器及各功能元器件的特性参数是否设 计得当。 在理想情况下 , 控制系统的输出量和输入量 , 在任何时候均相等 , 系统完全无误差 , 且不受干扰 的影响。实际系统中 , 由于各种各样原因 , 系统在 受到输入信号(也包括扰动信号)的激励时,被控量 将偏离输入信号作用前的初始值 ,经历一段动态过 程(过渡过程)，则系统控制性能的优劣,可以从动 态过程中较充分地表现出来。
1-3 自动控制系统的分类
1.按信号流向划分
（1）开环控制系统
信号流动由输入端到输出端单向流动。
（2）闭环控制系统 若控制系统中信号除从输入端到输出端外, 还有输出到输入的反馈信号,则构成闭环控制系 统,也称反馈控制系统,如图所示。
2.按系统输入信号划分 （1）恒值调节系统(自动调节系统) 这种系统的特征是输入量为一恒值,通常称为系 统的给定值。控制系统的任务是尽量排除各种干扰 因素的影响,使输出量维持在给定值(期望值)。如工 业过程中恒温、恒压、恒速等控制系统。
MATLAB分析与设计
1-6 本课程的内容和特点
一、自动控制理论的内容 自动控制理论的内容与自动控制系统需要研究的问题密切相关。 要研究的问题有两个方面，即控制系统的分析；控制系统设计与 综合。 （－）自动控制系统的分析 控制系统分析主要包括三个方面内容：①稳定性分析；②稳态 特性分析（准确性，精度）；③动态特性分析（暂态特性或瞬态 特性）。（稳、准、快） 1．系统的稳定性分析 1、稳定性分析； 给出判断系统稳定性的基本方法，并阐述 系统的稳定性与系统结构（或称控制规律）及系统参数间的关系。 2、稳态特性分析：系统稳态特性表征了系统实际稳态值与希 望稳态值之间的差值，即稳态误差，表征了控制系统的控制精度。 给出计算系统稳态误差的方法，指出系统结构和参数对稳态特性 的影响。
自动控制系统是按照什么分类
自动控制系统是按照什么分类，怎么分?自动控制系统的形式是多种多样的,用不同的标准划分,就有不同的分类方法。
常见的有下述几种.1。
6。
1恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统按给定信号的形式不同，可将系统划分为恒值控制系统和随动控制系统.（1）恒值控制系统恒值控制系统（也称为定值系统或调节系统）的控制输入是恒定值，要求被控量保持给定值不变。
例如前面提到的液位控制系统，直流电动机调速系统等。
（2) 随动控制系统随动控制系统（也称为伺服系统)的控制输入是变化规律未知的时间函数，系统的任务是使被控量按同样的规律变化并与输入信号的误差保持在规定范围内。
例如函数记录仪，自动火炮系统和飞机—自动驾驶仪系统等。
（访问ask。
）(3）程序控制系统程序控制系统的给定信号按预先编制的程序确定，要求被控量按相应的规律随控制信号变化。
机械加工中的数控机床就是典型的例子.1。
6.2定常系统和时变系统按系统参数是否随时间变化，可以将系统分为定常系统和时变系统。
如果控制系统的参数在系统运行过程中不随时间变化，则称之为定常系统或者时不变系统，否则，称其为时变系统。
实际系统中的温漂、元件老化等影响均属时变因素。
（访问ask。
ieplat。
com）严格的定常系统是不存在的,在所考察的时间间隔内，若系统参数的变化相对于系统的运动缓慢得多, 则可近似将其作为定常系统来处理。
1.6。
3线性系统和非线性系统按系统是否满足叠加原理，可以将系统分为线性系统和非线性系统.由线性元部件组成的系统,称为线性系统，系统的运动方程能用线性微分方程描述.线性系统的主要特点是具有齐次性和叠加性。
系统的稳定性与初始状态及外作用无关。
如果控制系统中含有一个或一个以上非线性元件,这样的系统就属于非线性控制系统。
非线性系统不满足叠加原理,系统响应与初始状态和外作用都有关。
非线性控制系统的有关内容在第七章中介绍。
实际物理系统都具有某种程度的非线性，但在一定范围内通过合理简化,大量物理系统都可以足够准确地用线性系统来描述.本书主要研究线性定常系统.1.6。
自动控制系统的概念及分类
自动控制系统是指能够对某一系统的运行状态进行监测、比较和修正，以维持系统在某种期望状态或性能指标下运行的系统。
它主要包括感知部分、决策部分和执行部分。
感知部分负责获取系统的状态信息，决策部分进行状态比较和决策，执行部分则执行相应的控制操作。
自动控制系统可以分为开环控制系统和闭环控制系统两大类。
开环控制系统（Open-Loop Control System）：开环控制系统是指控制器输出不受系统当前状态影响，只由输入信号决定的控制系统。
在开环系统中，控制器向执行器发送命令，执行器按照命令执行动作，但系统的实际状态变化不会反馈给控制器。
这种系统不具备自我调整的能力，对外界扰动和系统参数变化不敏感。
闭环控制系统（Closed-Loop Control System）：闭环控制系统是指控制器的输出受系统当前状态的反馈影响，通过不断调整输出来维持系统在期望状态。
在闭环系统中，感知部分负责获取系统状态信息，并将反馈信息传递给控制器，控制器根据反馈信息调整输出，实现对系统的动态调节。
这种系统能够更好地应对外界扰动和系统参数变化，具有自我调整的能力。
在闭环控制系统中，可以进一步根据控制器的结构和工作原理进行分类：比例-积分-微分（PID）控制系统：使用比例项、积分项和微分项来调节系统，以实现对系统的稳定性、精度和速度的控制。
状态空间控制系统：使用状态空间法描述系统，通过状态反馈或输出反馈来实现对系统的控制。
模糊控制系统：基于模糊逻辑的控制系统，适用于复杂、模糊和不确定的系统。
神经网络控制系统：利用神经网络模型进行控制，适用于非线性和复杂系统。
自适应控制系统：具有自适应性能，能够根据系统的变化实时调整控制策略。
总体而言，自动控制系统在工业、交通、航空航天、生活等领域有着广泛的应用，能够提高系统的稳定性、精度和鲁棒性。
自动控制系统的分类方法
自动控制系统的分类方法
自动控制系统可以按照不同的角度进行分类，例如按照控制动作的特点、控制系统的结构、控制器的类型等。
以下是一些常见的分类方法：
1. 按照控制系统的结构：根据控制系统的结构，可以将自动控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统。
开环控制系统是指没有反馈链路的控制系统，控制器的输出只受到输入信号的影响；闭环控制系统是指带有反馈链路的控制系统，控制器的输出会根据反馈信号进行调整。
2. 按照控制器的类型：根据控制器的类型，可以将自动控制系统分为比例控制系统、积分控制系统和微分控制系统，以及它们的组合。
比例控制系统是根据控制偏差的大小进行调节的；积分控制系统是根据控制偏差的累积进行调节的；微分控制系统是根据控制偏差的变化率进行调节的。
3. 按照控制对象的特点：根据控制对象的特点，可以将自动控制系统分为线性控制系统和非线性控制系统。
线性控制系统的控制对象可以被线性模型描述，非线性控制系统的控制对象不满足线性性质。
4. 按照控制动作的特点：根据控制动作的特点，可以将自动控制系统分为比例控制系统、偏差比例控制系统、微分控制系统和其他类型的控制系统。
比例控制系统是根据控制偏差的大小进行调节的；偏差比例控制系统是根据偏差与其变化率的乘积进行调节的；微分控制系统是根据控制偏差的变化率进行调节
的；其他类型的控制系统可能采用多种控制动作进行调节，如比例积分控制系统、误差比例积分控制系统等。
这些分类方法并不是相互独立的，一种自动控制系统可能同时属于多个分类方法。
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一个基本的反馈控制系统组成方块图如下：
15
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自动控制原理
r
输入量
比较 元件
前向通道
d
扰动输入
e
偏差
放大元件
u
执行元件
被控对象
c
输出
b
反馈量
测量元件
主反馈
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自动控制原理
一个典型的反馈控制系统组成方块图如下：
基本概念：P5上部 前向通路，主反馈通路，主回路，局部反馈通路，内回路， 单回路系统，多回路系统。
MIMO: Multi-Input and Multi-Output
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自动控制原理
补充： 人工控制与自动控制
控制系统可以由人工控制，也可以采用自动控制。
a、人工控制：
人工控 制水位 保持恒 定的供 水系统：
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自动控制原理
•要求：在出水量随意的条件下实际液位H。 ——测量过程。 脑：将实际液位H和期望液位相比较，根 据两者偏差的正负及大小作出决策。 ——比较、分析、决策过程。 手：执行大脑命令，调节阀门开度。 ——执行过程。 •上述过程就是重复地进行测量、求偏差、实施控 制以减少或消除偏差的过程。
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自动控制原理
40~50年代 经典控制理论
适用范围：单输入单输出（SISO）系统 主要方法：时域法、根轨迹法、频域法 数学基础：微分方程、拉普拉斯变换
SISO: Single Input and Single Output
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8
自动控制原理
60 ~70 年代 现代控制理论（状态空间法） 核心：状态变量的能控、能观性， 系统性能的最优化 适用范围： 统一处理SISO、MIMO系统、时 变系统、定常系统等 主要方法：状态空间法 数学基础：矩阵理论
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自动控制原理
5、自动控制系统基本控制方式
(1)、反馈控制方式——最基本的控制方式 按偏差进行控制，具有较高的抗干扰能力和控制精度。
r
输入量
比较 元件
前向通道
d
扰动输入
e
偏差
放大元件
u
执行元件
被控对象
c
输出
b
反馈量
测量元件
主反馈
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自动控制原理
+
u0
+
ue 电压 放大
+
功率 ua 放大
控制装置
取出输出量送回输入端，并与输入信号比较产生偏 差的过程，称为反馈。 负反馈、正反馈： 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。反之，为正反馈。
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自动控制原理 参考输入 /给定量 r(t) 偏差 控制装置 被控对象
输出量/ 被控量 c(t)
反馈控制原理（偏差控制、闭环控制）（P4上部）： （1）具有负反馈通道，目的是求得偏差。 （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，使被控量等于 或尽量接近给定量。 若r(t)—给定量，c(t)—被控量，则自控任务的数学表达式 为：使被控量满足c(t) =f(r(t))。
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自动控制原理
1-2 自动控制系统示例
例一. 函数记录仪
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自动控制原理
例一. 函数记录仪方块图
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自动控制原理
例二、电阻炉微型计算机温度控制系统P8
具有精度高、功能强、无噪声、读数直观、存档 方便、操作简单……等优点
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自动控制原理
下图为电炉温度控制系统的方框图
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自动控制原理 (3)、复合控制方式 按偏差控制和按扰动控制相结合的控制方式称为复合控制 方式。
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自动控制原理
分析实际控制系统的步骤
明确控制任务； 被控对象是什么？被控量（系统输出量）？ 有无干扰？ 参考输入？有谁提供？ 什么是测量元件？测量哪些物理量？ 信号的比较、计算、放大是如何实现的？ 执行机构是什么？ 画出控制系统的原理方框图，分析系统采用 何种控制方式。
自动控制原理
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自动控制原理
一、自动控制的基本原理
1、自动控制技术及其应用
所谓自动控制，是指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。
自动控制技术应用广 泛，几乎无处不在。
飞机导航系统
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自动控制原理
控制其准确地进入预定轨道运行并回收
哈勃望远镜－特殊的卫星
人造地球卫星
通信卫星
广播卫星
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自动控制原理
无人驾驶飞机按预定 轨迹自动升降和飞行
制导导弹
长上了“眼睛”和 “大脑”
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自动控制原理
自动控制技术应用于其他领域，如家用电器领域
电扇：控制转速 洗衣机：控制水位、时间等 电冰箱、空调、电饭煲：控制温度
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自动控制原理
工业领域
……………… 总之，控制技术已无处不在。
只要是能够替代人来完成某种事情的系统或设备，均 有自动控制技术的存在。尽管自动控制系统各式各样， 结构和用途各不相同，但将它们抽象之后的基本原理 6 都是一样的。 6
自动包装机器人
自动控制原理
2、自动控制理论
按其发展的不同阶段，可把自动控制理论分为经 典控制理论（自动控制原理）和现代控制理论两 大部分。
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自动控制原理
c、较完善的水位自动控制
特点：无论出水量如何变化，最终的控 制结果总能使系统回归设定的期望水位。
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自动控制原理
3、反馈控制原理 反馈控制结构示意图如下：
参考输入 /给定量 r(t) 反馈： 偏差
即具有人的眼、 脑、手的功能的 设备统称。 被控对象
输出量/ 被控量 c(t)
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自动控制原理
4、反馈控制系统的基本组成
反馈控制系统是由各种职能不同的元部件组成的。 a) 测量元件：检测被控制的物理量。 b) 给定元件：给出与期望的被控量相对应的系统输入量 （即参考量）。 c) 比较元件：把测量元件检测的被控量的实际值与给定元 件给出的参考量进行比较，求出它们之间的偏差。 d) 放大元件：将偏差信号进行放大，用以推动执行元件。 e) 执行元件：直接作用于被控对象，使被控量发生变化。 f) 校正元件：也叫补偿元件以改善系统性能。
+
+
n
SM 负载
ut
TG
电动机速度控制系统(补充) 电动机速度闭环控制系统
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自动控制原理
(2)、开环控制方式 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。
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自动控制原理
+
u0
+
功率 ua 放大
+
+
n
SM
负载
电动机 速度控制系统 (补充) 电动机 速度开环控制系统