1-3 自动控制系统的分类

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。

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。

自动控制系统的基本组成与分类自动控制系统的基本组成如前所述，自动控制系统(即反馈控制系统)由被控对象和控制装置两大部分组成，根据其功能，后者又是由具有不同职能的基本元部件组成的。

图1．12是一个典型的自动控制系统的基本组成示意图，图中组成系统的各基本环节及其功能如下。

1．被控对象如前所述，被控对象是指对其莱个特定物理量进行控制的设备或过程出即为系统的输出员，即被控量，通常以c(r)(或y(f))表示。

2．阁量元件测量元件用于对输出量进行测量，并将其反馈至输入端。

如果输出量与输入量的物理单位不同，有时还要进行相应的量纲转换*例如，温度测量装置(热电偶)用于团量湿度并转换为电压(见固1．2)，测速发电机用于测量电动机轴转速井转换为电压(见田1．9)。

3．给定元件根据控制日的，给定元件将给定量转换为与期望输出相对应的系统治入量(通常以r(‘)表示)，作为系统的控制依据。

例如，图1．9中，给定电压M2的电位器即为给定元件。

4．比较元件比较元件对输入量与测量元件测得的输出量进行比较，并产生偏差信号中的电压比较电路。

通常，比较元件输出的偏差信号以‘(2)表示。

5．放大元件放大元件是特比较元件结出的(檄弱的)偏差信号进行放大(必要时还要进行物理量的转换)。

例如，图1．9中的ATMEL代理放大器和晶闸管整流装置等。

6．执行元件执行元件的功能是，根据放大元件放大后的偏差信号，推动执行元件去控制被控对象，使其被控量按照设定的要求变化。

通常，电动机、液压马达等都可作为执行元件。

7．校正元件校正元件又称补偿元件，用于改善系统的性能，通常以串联或反馈的方式连接在系统中。

在图1．12中，作用信号从输入端沿箭头方向到达输出端的传输通路称为前向通路；系统治出量经测旦元件反馈到输入端的传输通路称为主反馈通路；前向通路和主反馈通路构成的回路称为主反馈回路，简称主回路。

除此之外，还有局部反馈通路以及局部反馈回路等*将只包含一个主反馈通路的系统称为单回路系统，将包含两个或两个以上反馈通路的系统称为多回路系统。

自动控制系统的分类、渡过程和品质指标(doc 40页)生影响的系统，称为开环控制系统。

把系统(或环节)的输出信号直接或经过一些环节重新引回到输人端的做法叫做反馈。

反馈信号的作用方向与设定信号相反，即偏差信号为两者之差，这种反馈叫做负反馈；反之为正反馈。

在闭环控制系统中，把输出信号（被控变量）经过测量元件和变送器后，又返回到系统的输入端，与给定值进行比较，这种系统的输出信号直接或经过一些环节返回到系统的输入端的做法叫反馈。

负反馈反馈信号能使原来的信号减弱。

与原来信号方向相反。

正反馈反馈信号能使原来信号加强。

自动控制系统控制方法基本上是采用负反馈的方法。

自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统，§1.3自动控制系统的分类1. 按被控参数分类：温度、流量、压力、液位等控制系统。

2. 按控制系统所处理的信号方式来分：有模拟控制系统与数字控制系统。

模拟信号：在时间上是连续变化的，在任何瞬时都可以确定其数值的信号，可转换为电信号。

在生产过程中任何连续变化的物理量和物理量都属于模拟信号。

数字信号：以离散形式出现的不连续的信号，数字量的增减只能一个一个单位增加或减小。

模拟信号和数字信号可以互相转换。

4.按控制器具有的控制规律分类：位式自动控制系统、比例（P）、比例积分(PI)、比例微分(PD)、比例积分微分(PID)等控制系统。

5. 按控制系统的复杂程度简单控制复杂控制：均匀控制、串级控制、前馈控制（1）定值控制系统：被控变量的给定值恒定不变。

定值控制系统的基本任务是克服扰动对被控变量的影响，（2）随动控制系统（自动跟踪系统）：给定值是不断变化的且无规律，是随机变化的。

随动控制系统控制的目的，是使所控制的工艺参数准确而快速地跟随给定值的变化而变化。

（3）程序控制系统（顺序控制系统）：工艺参数的给定值按一定的规律变化，是已知的时间函数。

即设定值按一定的时间程序变化。

9. 按信号种类分类：气动控制系统，电动控制系统§1.4 自动控制系统的过渡过程和品质指标在自动化领域内要研究两种状态：静态和动态。

§1-3自动控制系统的类型
§1-3自动控制系统的类型1、按数学描述形式分类：1）线性系统：用线性微分方程描述，满足叠加性和齐次性。

当系统输入为时，系统输出为，系统总的输出为叠加性
当输入为，则输出齐次性2）非线性系统：用非线性微分方程描述，不满足叠加
性和齐次性。

2．按给定信号分类1）恒值控制系统：给定值不变的系统。

如闭环调速系统，温控系统。

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。

如跟随卫星的雷达天
线系统。

3）程序控制系统：给定值按一定时间函数变化，如程控机床。

3．按信号性质分类1）连续信号：系统各部分的信号都是连续函
数形式的模拟量。

2）离散信号：某一处或多处信号是以脉冲序列或数码的形式传递的系统。

冶金企业自动化系统的分级一、引言冶金企业自动化系统的分级是指根据系统的功能和控制层次，将自动化系统划分为不同的级别。

通过分级，可以实现对系统的管理、维护和升级，提高系统的稳定性和可靠性。

本文将详细介绍冶金企业自动化系统的分级标准和要求。

二、分级标准1. 一级控制系统一级控制系统是冶金企业自动化系统的最底层，主要负责对生产过程中的设备和仪表进行控制和监测。

一级控制系统需要具备实时性、可靠性和稳定性，能够实时采集和处理传感器和仪表的数据，并控制设备的运行状态。

一级控制系统通常由PLC（可编程逻辑控制器）或DCS（分散控制系统）组成。

2. 二级控制系统二级控制系统是冶金企业自动化系统的中间层，主要负责对一级控制系统的监控和管理。

二级控制系统需要具备数据采集、数据处理和数据存储的功能，能够实时监测一级控制系统的状态和运行情况，并提供报警和故障诊断功能。

二级控制系统通常由SCADA（监控与数据采集系统）或MES（制造执行系统）组成。

3. 三级控制系统三级控制系统是冶金企业自动化系统的最高层，主要负责对二级控制系统和一级控制系统进行综合管理和决策支持。

三级控制系统需要具备数据分析、报表生成和生产计划编制的功能，能够对整个冶金生产过程进行监控和优化。

三级控制系统通常由ERP（企业资源计划）或APS（高级计划与排程系统）组成。

三、分级要求1. 系统可靠性要求冶金企业自动化系统的分级应保证系统的可靠性和稳定性。

各级控制系统之间应具备良好的通信和数据传输能力，确保数据的准确性和实时性。

同时，各级控制系统应具备自动切换和备份功能，以防止单点故障导致系统的停机和生产中断。

2. 数据安全要求冶金企业自动化系统的分级应保证数据的安全性和机密性。

各级控制系统之间的数据传输应采用加密和认证机制，防止数据被篡改和泄露。

同时，各级控制系统应定期备份数据，并建立完善的数据恢复和灾难恢复机制，以应对系统故障和灾难事件。

3. 系统集成要求冶金企业自动化系统的分级应保证各级控制系统的集成和协同工作。

1-3自动控制系统的分类本课程的主要内容是研究按偏差控制的系统。

为了更好的了解自动控制系统的特点，介绍一下自动控制系统的分类。

分类方法很多，这里主要介绍其中比较重要的几种：一、按描述系统的微分方程分类在数学上通常可以用微分方程来描述控制系统的动态特性。

按描述系统运动的微分方程可将系统分成两类：1．线性自动控制系统描述系统运动的微分方程是线性微分方程。

如方程的系数为常数，则称为定常线性自动控制系统；相反，如系数不是常数而是时间t的函数，则称为变系数线性自动控制系统。

线性系统的特点是可以应用叠加原理，因此数学上较容易处理。

2．非线性自动控制系统描述系统的微分方程是非线性微分方程。

非线性系统一般不能应用叠加原理，因此数学上处理比较困难，至今尚没有通用的处理方法。

严格地说，在实践中，理想的线性系统是不存在的，但是如果对于所研究的问题，非线性的影响不很严重时，则可近似地看成线性系统。

同样，实际上理想的定常系统也是不存在的，但如果系数变化比较缓慢，也可以近似地看成线性定常系统。

二、按系统中传递信号的性质分类1．连续系统系统中传递的信号都是时间的连续函数，则称为连续系统。

2．采样系统系统中至少有一处，传递的信号是时间的离散信号，则称为采样系统，或离散系统。

三、按控制信号r(t)的变化规律分类r t为恒值的系统称为镇定系统(图1-2所示系统就是一例)。

1．镇定系统()r t为事先给定的时间函数的系统称为程序控制系统(图1-11所示系统就是2．程序控制系统()一例)。

r t为事先未知的时间函数的系统称为随动系统，或跟踪系统，如图1-7所示的3．随动系统()位置随动系统及函数记录仪系统。

第三节自动控制系统的分类控制系统的分类方法:按控制方式分：开环控制，闭环控制，复合控制等；按系统性能分：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。

线性连续控制系统计算机控制系统的分类作者: cips发表日期: 2006-02-08 15:43 复制链接计算机控制系统的分类有三种方法：以自动控制行式分类，以参于控制方式分类或以调节规律分类。