第1章自动控 概制论 章导

为么什要介绍章?本 什为么要绍介章?本动化自技几乎术渗透到国民济的经各领个及域社会生的 各活个方，是面当代发展迅速、应用最最泛广 、各方面个，是当代发最展迅速、应用最泛、最引人广目的高 注技科，推是动的技术革命和新新的产业命的关革键技， 科术技，是动推新的术革技和新命的业革产的命关技术，在键某 程种上度说，自动化现是代化同义的。词种程 度上，说动自是化代化的同义词现。自动制原理研究控 设分自计动控系制的基统本法方。析 设、计动自控制系的基本方统。法读

本章主要讲什么容内 本章?主讲什要内容?从介绍么自控动制发的展历入手，史引出自控动制理论析、 从介绍分动自制的控展发史历入，引出手动控制自理分论析 、设自动控计制系的基统思本想，后介然绍动自制控的基本概，念设计自动 制系统控的本思基，然想介绍自动后控制基本的概，念 以及自动控对系统的制本要基求， 以及自对动制系控的统基要求，本对动控自理论的总的制标 目大有致的了。解有 大的致了解。012-11-105自控动制理

论1

第1章自 控制动绪 章论主内要容 ：要主容内:制控系的基统概念 控制本系的基统方式 控本制系统分类 的控对系统制的基本要求2011-101-5自动控制论

2理

1.1 自动控

制统系基的本念概自控动 在制没有 直接参人与情况 的，下通过制器控 使控被象对或过程 自地动按预照 的规定律行。 运定规的律行。运自 动控系统 制动控自制系 统是指能对被控对够象工作状态的行进自控制动 的系统，它由被控对和控象装制置成组。 统，系由它控被对和控制象装组成置2。0111-0-15动自控理论制

3

1. 1自动控制统系基本的概念制控统的系本基成 1组测量、件元传感器 、:量元件：测2 、比较元：对控件制与量考输参量入行比较，多和测量 进、比元件：对较制量与参考输入控量行进比较， 或放元件大合结一起 在、放大3件：元使弱信微具号有足够的幅和功值 率、大元件： 放、执行4件：元接偏差受信号控制产生的作，改动变制量控、 行元执：件接偏受信差的控制产号生动， 作5校正元、件用于消除：减弱系或统控在制程过中生产的震、 校正件元：荡2 110-0-115自动制理论

控

4.11自动控制 系的基统概本念常通是个设备、一体物过或程(般一任何称被制的控行状运为态程),过通常是 个设备一物、体或程过(一称般何任被控制运的状行为态程过，)将 比较弱微的差信号加以放偏，大足够以的功率推动来 其，数 将参较微弱的偏比信号加差以放大 其，用是作成一种特完定操的。作是它控制系统所制控操和纵的象对， 常它 其作用完是成种一定的特操作。它控是系制统所制和操控的纵象， 对。给 与出期的望输相出应对系统输入量，的是一产类给出 与望的期出相对应的系输统输入量 ，,其被使控发量生变化其职 是直接推能动被对象控 ，为改善统的动态和系态性能静特性而加的装置，附其职能是直接推动被 对控 使其象被控发量生变。化 改善系为统的态动静态和性特性能附而的装置 执加机构行或控对象被 (或件界软面)接 受控量并制出输被控量 。工上称为程节调或控制器。器 受控接量制并出被输控。。工程上量称为调器或节制控器。扰 动 见的行元件有阀门，执 系统控生指令制装的置或软件界面( 生)统系控指令的装置 制可活调灵整。可 活调灵整见 执的元行件阀有，门服伺动机等 电给环 定节比较环节+

参考输 入串联校 控量制 正 - 偏差放大 变换执行 机 构馈反 校正被控对 象

输 出控量被

其作是用测量元件检测到把反馈 号 的实信输际出与值给定环给 节出的输值入行比较，进出的 输入进行值比较求出 它，们之间的差。 偏们它之间偏差的。常的用 电量较比元件有差放大动器 量、较比件有差元放动大、器 桥电电等路。 电电桥路。等测量 送 用来检测被控量的变际实值 。来检测被用量的实际值控测量。变送环 一般也称节反馈环节。 为节一般也称反馈环为节。反馈控制统基系本成2组10-1101-5自控制动理论

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1.1

自动制控系的统基本念概2011-01-5

自动1制理论

6

控

1.1自 控制系统的动基概本名词念术：语名 术词：语控被量即系统的：输出 ，被量：即控系统的输，是一种出被测和被量制控的量值或状 。态 状态。控制 量：控制量也操纵称量 ，制量：控控制量称也操纵量，一是种由控器改变制量值的或状态 ，将它影被响量控的值。常通被控量是，系统输出的。 量或态，它状将响影被控的值量通常，被。控量是系的输统出量 。控意制味着系对统被的量的值进控测量，行 控意制味着系统的对被量的值控行进测，并且量使制控量用 于系作，统以修正或限制测量值对期望值偏的离 于。系统以，修或正制测限值对量望值的偏期。离 参输入考是人为：定的给 参考，输：入人为给是定，的系统使有具定性能预或预输定出的激 信发，它代号输表的希出望。故又值为给定称输、入出的 发信激，它代表号输出的希值望。又故为给称定输、给 入定值期、输出等。望定 值期望输、出等。201-11-105动控制自理论

171.自动 控制统的系基概念本反:将系统(或环馈节的输出)经量换变 反馈、将：统系或环()节的出输

量经换变、理处到系统 送或环)的输入端，称节为反馈 (。或环节)的输入，称端为馈反。偏 差：给输定量与主入反量之差。 馈差偏：给定入输量与主馈反量之。 误差：差是系统输出量指的实际与值希望之差。 误值：差指是统输系量的实际出值与望希值之差系。统希 望是值理化系统的想输，实际上出难达很， 到值理想化是系的输出统，实上很际达难，因到而与用控制入 输有一定量例比系关信的来表示号在单位反。情况下馈，量有 定一比关系例信号的来表示在单。反馈位情况，下希值望 就是统的输系量，入差误就等量偏差于。 量就是统的输入系，量误量差就等偏差量。 于动：扰扰是一动种对统的输系量产生出利不影响的号信 扰。:动扰是一种动系统对输的量产出生利影不的信号。 如响扰果产动在生系的内统，部称内为部扰；反动之 如，果扰动产生在统的内部，系为称内扰部动；之，当扰动产 反在系统生的部外，则称时为之部外动。扰 在系生的统外时部，则称之为部扰动。外外部动也是扰系统的输入量。 输量。入011-10215-动控制理论

8自

1. 自2动制控的基方式本开控制(信环号向流动)单开环控制 (信号向单动) 控流制置装与控被象之对间有顺向作只用没有而反向 系联的制控 。联系控制的。

开关闭合后， 开关闭后合 ，不的输入同压电 u 对应不同于的温度 t 。

2。01110-15

-动控制理论自9

1.2自动控 的基本制方式扰动 输入量量 电(源)电 源)开 关控 制置 装加热电阻丝 电炉恒 箱 受控温象 对出输量(温度) 温)度炉温环开控制系统框图方扰动控 制装输置入

量控 对被象输量出

典开环控制的方型框2图011-0-15自1控动理制论

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.21 动控制自基的本方式环控制开系特统：点开环 制控系特点统：信 从输号入到出输反无馈,信 从输号入输到无反馈,出向单递传 结简构 单控制度不精高 ,制控精不度高无法,制抑动 扰制控方式 ：制方控 式按给定值操。纵号由信给定至输值量单出向递传 。按给值操定纵信。号由给定至输值出单量向递传。 定的给一值对定应一定输的量。出一 定的给定值应一对定的输量出系。的统制精控取决 度系统事于先调的精整。 于系度事先统调的整精。度对工作过于中程到受扰动或的 特参数的性变化法自无补动。偿结构单，成本简低廉 特性参，数变化的无法自动补。偿构简结单，成低廉本，多用于系 统构参结稳数和扰定信号较动弱的场。合 多于系统结用构参数定和稳扰信动较弱号的场。合02111-0-15自控动制论理11

1.2 动自控制基本的方闭环式控制(号信有向作反用)闭环控制(信 号反向作有用)输

入量 控装制置扰 动被 控对 象控被量馈环反节环控制系统原理闭图框

反

馈：

出量送输至回输入并端与入信输号较比的过程负反馈 负：馈：反反馈的信号与入信输相号减而偏差使来越小越012-1101-5自动控理论制12

1.

2 自动制的基控本式方闭环控制 闭环:控制 :是指控制器控制与对之象既有间向顺用有作反 向系联的制控过。程反 联系的控向制过程。

特点: 特:点输 影响出输入所以，能削或抑弱制干扰 ；出影响输入输，所能削弱以或制抑扰；干 低度元件精组成可精高系度；因统可为发能超生、调精 元件可度组高精成度系统因；可能为生发超、 调振荡，以所稳性定很要。重 振荡所，以稳性定很要重。011210-15自-控动理论

制311

.2自动控 制的基本式方复合控(制前向联系反、向用) 复合控作制前向联系(反、向用作)复控合制闭是控制环开和控制相环合的结种一方。式 复合制控闭环控制是和开环控相制结的合种方一式。质实 是在闭环上控制路回基础的上，附一个加入输号信( 是在闭上环制控回的路基上础，加附个输入一号(给定信或 的顺扰馈路，对该通号信带来的干扰进行偿，补 动)的馈顺路，对该信通带来的号扰进干行补，以偿到精确 的达控制果效。 控的制效果。2011-0-115自动制理论控1

1.3 控4系统的分类制给按定号信的形分式 恒系值统 动随统系线性系统按系 是否统满足加叠理定分 非线性系统

分类定常系统 常系定 统系统参按是否数时随间变化 分变性系统 时信按号递传形的式 连续系统分离散 系统变量单系统按 输输入出量的多变少分 多变量统系012-10-115动控制理论自

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1.3 制控系统的类分定调值节统 如果系馈反控制 系的统考输参 入信号为定的恒 量，常 常，量称这类则反馈 控制统系为 值调定系统。节 定调值系节。统2011-1-150自动控制理

16论