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1 第一章 计算机控制系统概述
§1．1概述
随着科学技术的进步，人们越来越多地用计算机来实现控制系统。近几年来，计算机技术、自动控制技术、检测与传感技术、CRT显示技术、通信与网络技术、微电子技术的高速发展，促进了计算机控制技术水平的提高。
本章主要介绍计算机控制系统及其组成、工业控制机的组成结构及特点、计算机控制系统的发展概况和趋势。
1．1．1计算机控制技术研究的内容及特点
1、研究的内容：
主要研究控制理论、计算机技术（软、硬件技术）、网络通信技术、测量技术、信号处理技术等在微机控制中的应用、以及微机的控制方法及其应用。
2、主要的特点：
1）理论性强：应用各种控制理论、信号处理理论等
2）综合性强：应用有控制理论、计算机硬件技术、编程技术、网络技术、测量技术、信号处理技术、电子技术等
3）实践性强：所有设计、计算必须要反复进行实验；在实践中积累了大量的经验方法、经验数据等
4）理论与实践相结合
5）实用性强
6）应用广泛等
1．1．2计算机控制技术这门课所应用到的技术：
计算机技术、自动控制技术、微电子技术、信息处理技术、检测与传感技术、通信与网络技术、CRT显示技术等等
1．1．3计算机控制技术的现状与发展趋势
计算机控制技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术，主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分
1．1．4目前，计算机控制技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。
一、 以工业PC为基础的低成本工业控制自动化将成为主流
二、 PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展
三、 面向测控管一体化设计的DCS系统
四、 控制系统正在向现场总线（FCS）方向发展
五、仪器仪表技术在向数字化、智能化、网络化、微型 化方向发展 泰格林纸集团卓越学院
总复习
第一章的概念
1、典型的反馈控制系统基本组成框图：
2、自动控制系统基本控制方式：(1)、反馈控制方式；(2)、开环控制方式；(3)、复合控制方式。
3、基本要求的提法：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）。
第二章要求:
1、掌握运用拉氏变换解微分方程的方法；
2、牢固掌握传递函数的概念、定义和性质；
3、明确传递函数与微分方程之间的关系；
4、能熟练地进行结构图等效变换；
5、明确结构图与信号流图之间的关系；
6、熟练运用梅逊公式求系统的传递函数；
例1 某一个控制系统动态结构图如下，试分别求系统的传递函数:)()(,)()(1211sRsCsRsC ，)()(,)()(2122SRSCsRsC。
串连补偿元件放大元件执行元件被控对象反馈补偿元件测量元件输出量主反馈局部反馈输入量－－43213211243211111)()(,1)()()(GGGGGGGsRsCGGGGsGsRsC
例2 某一个控制系统动态结构图如下，试分别求系统的传递函数：)()(,)()(,)()(,)()(sNSEsRsEsNsCsRsC。
例3：
将上图汇总得到：
1()it2()it1()ut()ct()rt1R2R1C2C+_+_+_Ka11Cs21Cs21R1R()Rs()Cs1()Us1()Us1()Us1()Is1()Is2()Is2()Is2()Is()Cs(b)(t)iR(t)ur(t)111(t)]dti(t)[iC1(t)u2111(t)iRc(t)(t)u221(t)dtiC1c(t)22+_+_+-11Cs21R21Cs11R()Rs()Cs(s)H(s)(s)GG1(s)(s)GGR(s)C(s)2121(s)H(s)(s)GG1(s)G-N(s)C(s)212
⾃动控制理论
第⼀章⾃动控制系统概述
1、组成⾃动控制系统的基本元件或装置有哪些？各环节的作⽤？
控制系统是由控制对象和控制装置组成，控制装置包括：(1) 给定环节给出与期望的输出相对应的系统输⼊量。(2) 测量变送环节⽤来检测被控量的实际值，测量变送环节⼀般也称为反馈环节。(3) ⽐较环节其作⽤是把测量元件检测到的实际输出值与给定环节给出的输⼊值进⾏⽐较，求出它们之间的偏差。(4) 放⼤变换环节将⽐较微弱的偏差信号加以放⼤，以⾜够的功率来推动执⾏机构或被控对象。(5) 执⾏环节直接推动被控对象，使其被控量发⽣变化。常见的执⾏元件有阀门，伺服电动机等。
2、什么是被控对象、被控量、控制量、给定量、⼲扰量？举例说明。
被控对象指需要给以控制的机器、设备或⽣产过程。被控量指被控对象中要求保持给定值、要按给定规律变化的物理量，被控量⼜称输出量、输出信号。控制量也称操纵量，是⼀种由控制器改变的量值或状态，它将影响被控量的值。给定值是作⽤于⾃动控制系统的输⼊端并作为控制依据的物理量。给定值⼜称输⼊信号、输⼊指令、参考输⼊。除给定值之外，凡能引起被控量变化的因素，都是⼲扰，⼲扰⼜称扰动。⽐如⼀个⽔箱液位控制系统，其控制对象为⽔箱，被控量为⽔箱的⽔位，给定量是⽔箱的期望⽔位。
3、⾃动控制系统的控制⽅式有哪些？
⾃动控制系统的控制⽅式有开环控制、闭环控制与复合控制。
4、什么是闭环控制、复合控制？与开环控制有什么不同？
若系统的输出量不返送到系统的输⼊端（只有输⼊到输出的前向通道），则称这类系统为开环控制系统。在控制系统中，控制装置对被控对象所施加的控制作⽤，若能取⾃被控量的反馈信息（有输出到输⼊的反馈通道），即根据实际输出来修正控制作⽤，实现对被控对象进⾏控制的任务，这种控制原理被称为反馈控制原理。复合控制是闭环控制和开环控制相结合的⼀种⽅式，既有前馈通道，⼜有反馈通道。
5、⾃动控制系统的分类（按元件特性分、按输⼊信号的变化规律、按系统传输信号的性质）？
第一章 自动控制系统概述
1、组成自动控制系统的基本元件或装置有哪些各环节的作用
控制系统是由控制对象和控制装置组成，控制装置包括： (1) 给定环节 给出与期望的输出相对应的系统输入量。 (2) 测量变送环节 用来检测被控量的实际值，测量变送环节一般也称为反馈环节。 (3) 比较环节 其作用是把测量元件检测到的实际输出值与给定环节给出的输入值 进行比较，求出它们之间的偏差。 (4) 放大变换环节 将比较微弱的偏差信号加以放大，以足够的功率来推动执行机 构或被控对象。 (5) 执行环节 直接推动被控对象，使其被控量发生变化。常见的执行元件有阀门， 伺服电动机等。
2、什么是被控对象、被控量、控制量、给定量、干扰量举例说明。
被控对象指需要给以控制的机器、设备或生产过程。被控量指被控对象中要求保持给 定值、要按给定规律变化的物理量，被控量又称输出量、输出信号。控制量也称操纵量， 是一种由控制器改变的量值或状态，它将影响被控量的值。给定值是作用于自动控制系 统的输入端并作为控制依据的物理量。给定值又称输入信号、输入指令、参考输入。除 给定值之外，凡能引起被控量变化的因素，都是干扰，干扰又称扰动。 比如一个水箱液位控制系统，其控制对象为水箱，被控量为水箱的水位，给定量是水箱的期望水位。
3、自动控制系统的控制方式有哪些
自动控制系统的控制方式有开环控制、闭环控制与复合控制。
4、什么是闭环控制、复合控制与开环控制有什么不同
若系统的输出量不返送到系统的输入端（只有输入到输出的前向通道），则称这类系 统为开环控制系统。在控制系统中，控制装置对被控对象所施加的控制作用，若能取自 被控量的反馈信息（有输出到输入的反馈通道），即根据实际输出来修正控制作用，实现对被控对象进行控制的任务，这种控制原理被称为反馈控制原理。复合控制是闭环控制 和开环控制相结合的一种方式，既有前馈通道，又有反馈通道。
5、自动控制系统的分类（按元件特性分、按输入信号的变化规律、按系统传输信号的性质）
