自动控制原理和基本概念

自动控制原理概念最全整理自动控制原理是研究系统和设备自动控制的基本原理和方法的学科领域。

它主要包括控制系统的基本概念、控制器的设计和调节、稳定性、系统传递函数、校正方法、系统的自动调节、闭环控制与开环控制等内容。

以下是对自动控制原理的概念的全面整理。

1.自动控制的基本概念自动控制指的是通过一定的控制手段，使控制系统能够根据设定的要求，对被控对象进行准确稳定的控制。

自动控制系统由输入、输出、控制器、执行机构和被控对象组成。

2.控制器的设计和调节控制器是自动控制系统中的核心部分，它接收输入信号并计算输出信号，以实现对被控对象的控制。

控制器的设计和调节包括选择合适的控制算法和参数调节方法。

3.稳定性稳定性是指系统在外部扰动或内部变化的情况下，仍能保持预期的输出。

稳定性分为绝对稳定和相对稳定，通过研究系统的稳定性可判断系统是否具有良好的控制性能。

4.系统传递函数系统传递函数是表征系统输入与输出关系的数学模型，它可以描述系统动态行为和频率响应特性。

通过系统传递函数可以进行系统分析和设计。

5.校正方法校正方法是指通过校正装置对被控对象的特性进行矫正，以提高系统的控制性能。

常见的校正方法包括开环校正和闭环校正。

6.系统的自动调节系统的自动调节是指通过自动调节装置，根据系统的输出信号和设定值之间的差异进行调节，以实现系统输出的稳定和准确。

7.闭环控制与开环控制闭环控制是指根据系统的反馈信号来调整控制器输出的控制方式，它具有较好的稳定性和抗干扰能力。

开环控制是指根据设定值直接进行控制，不考虑系统的反馈信号。

闭环控制和开环控制都有各自的适用范围和优劣势。

自动控制原理是现代工程领域中的重要学科，它在自动化生产、航空航天、机械制造、交通运输、电力系统等领域都有广泛应用。

通过深入理解和应用自动控制原理，可以提高系统的效率、准确性和稳定性，实现自动化生产和智能化控制。

自动控制原理基本概念知识点总结自动控制原理是现代控制工程的基础理论，研究自动控制系统的建模、分析与设计方法。

掌握自动控制原理的基本概念对于理解和应用控制技术起着重要的作用。

本文将对自动控制原理的基本概念知识点进行总结。

一、控制系统基本概念1.1 控制系统的定义控制系统是通过对被控制对象施加命令，以达到预期目标的系统。

它由输入信号、输出信号、被控制对象和控制器等组成。

1.2 开环控制系统与闭环控制系统开环控制系统是指控制器的输出不受被控制对象的反馈信号影响的控制系统。

闭环控制系统是指控制器的输出受到被控制对象的反馈信号影响的控制系统。

1.3 正反馈与负反馈正反馈是指系统的输出信号与输入信号同方向，有放大的作用；负反馈是指系统的输出信号与输入信号反向，有稳定的作用。

二、控制系统的数学描述2.1 传递函数传递函数是用来描述控制系统输入与输出之间的关系的数学模型。

它通常由拉普拉斯变换或者Z变换得到。

2.2 系统的稳定性系统的稳定性是指当系统受到扰动或者参数变化时，输出信号是否趋于有限，并且不出现无穷大的情况。

2.3 时域指标时域指标包括超调量、调节时间、上升时间等，用来衡量系统的动态性能。

三、控制系统的设计方法3.1 PID控制器PID控制器是最常用的一种控制器，它由比例项、积分项和微分项组成，可用于调节系统的稳态误差、快速响应和抑制振荡。

3.2 稳态误差补偿稳态误差补偿方法用于减小系统在达到稳态时的误差，例如使用积分控制器。

3.3 根轨迹法根轨迹法是一种用于分析系统稳定性和性能的图形法，它通过在复平面上绘制传递函数的极点和零点来描述系统的特性。

四、控制系统的稳定性分析4.1 极点配置法极点配置法是一种通过调整系统的极点位置来改变系统的动态响应，从而实现稳定性分析和改进的方法。

4.2 Nyquist准则Nyquist准则是一种通过绘制传递函数的频率响应曲线，并通过判断曲线与负实轴交点的数量来判断系统稳定性的方法。

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。

第一篇基本原理和基本概念概要第一章绪论一、自动控制和自动控制系统基本概念1.自动控制：在没有人直接参与的情况下，利用控制设备或装置，使被控对象的被控量自动的按预定的规律变化。

2.自动控制系统：能自动对被控对象的被控量（或工作状态）进行控制的系统。

3.被控对象（又称受控对象）：指工作状态需要加以控制的机械、装置或过程。

4.被控量：表征被控对象工作状态且需要加以控制的物理量，也是自动控制系统的输出量。

5.给定值（又称为参考输入）：希望被控量趋近的数值。

又称为规定值。

6.扰动量（又分为内扰和外扰）：引起被控量发生不期望的变化的各种内部或外部的变量。

7.控制器（又称调节器）：组成控制系统的两大要素之一（另一大要素即为被控对象），是起控制作用的设备或装置。

8.负反馈控制原理：将系统的输出信号反馈至输入端，与给定的输入信号相减，所产生的偏差信号通过控制器变成控制变量去调节被控对象，达到减小偏差或消除偏差的目的。

二、自动控制原理的组成和方框图典型的自动控制系统的基本组成可用图1.1-1的方框图来表示。

其中的基本环节有：1)受控对象：需要控制的装置、设备及过程。

2)测量变送元件：测量被控量的变化,并使之变换成控制器可处理的信号(一般是电信号)。

3)执行机构：将控制器发来的控制信号变换成操作调节机构的动作。

4)调节机构：可改变受控对象的被控量, 使之趋向给定值。

5)控制器：按照预定控制规律将偏差值变换成控制量。

自动控制装置图 1.1-1三、自动控制系统的基本控制方式：自动控制系统的基本控制方式有开环控制、闭环控制和复合控制三种。

开环控制适用于控制任务要求不高的场合。

工程上绝大部分的自动控制系统为闭环控制。

对控制任务要求较高，且扰动量可测量的场合，常采用复合控制系统（又称前馈——反馈复合控制系统）。

四、自动控制系统的分类1.按给定输入的形式分类：恒值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。

2.按元件的静态特性分类：线性控制系统、非线性控制系统。

自动控制原理基本概念 自动控制：所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。

自动控制系统：为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控对象和被控装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机总体，这就是自动控制系统。

开环控制：开环控制方式是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，按这种方式组成的系统称为开环控制系统，其特点是系统的输出量不会对系统的控制作用发生影响。

反馈：取出输出量送回到输入端，并与输入信号相比较产生偏差信号的过程。

稳定性：稳定性是指系统在扰动消失后，由初始偏差状态恢复到原平衡状态的性能。

线性定常系统：可以用线性微分方程描述，微分方程的系数是常数。

传递函数：线性定常系统的传递函数，定义为零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的傅氏变换之比。

根轨迹：根轨迹简称根迹，它是开环系统某一参数从零变到无穷时，闭环系统特征方程式的根在s 平面上变化的轨迹。

超调量σ%：响应的最大偏离量h(t p )与终值h(∞)之差的百分比，即 调节时间t s ：响应到达并保持在终值±5%误差内所需时间。

峰值时间t p ：响应超过其终值到达第一个峰值所需时间。

闭环主导极点：如果在所有的闭环极点中，距离虚轴最近的极点周围没有闭环零点，而其他闭环极点又远离虚轴，那么距离虚轴最近的闭环极点所对应的相应分量随时间的推移衰减缓慢，在系统的时间响应中起主导作用，这样的极点就称为闭环主导极点。

偶极子：如果闭环零、极点之间的距离比它们本身的模值小一个数量级，则这一对闭环零、极点就构成了偶极子。

频率特性：稳定系统的频率特性等于输出与输入的傅氏变换之比。

PID 控制规律：比例-积分-微分控制规律对自动控制系统的基本要求：1.稳定性 2.快速性 3.准确性减小系统稳态误差的措施①增大系统的开环增益或扰动作用点之前系统的前向通道增益②在系统的前向通道或主反馈通道设置串联积分环节③采用串级控制抑制内回路干扰自动控制系统基本的控制规律：比例控制规律（P ）比例微分控制规律（PD ）积分控制规律（I ）比例积分控制规律（PI ） PID 控制规律(PID) 常用的校正网络：常用无源校正网络：超前校正、滞后校正、滞后—超前校正%100)()()(%⨯∞∞-=h h t h p σs s T s T K s K s K K s G ii d p c )1)(1()(21++=++=)(t F ky dt dy f =+。

自动控制原理（全套课件）一、引言自动控制原理是自动化领域的一门重要学科，它主要研究如何利用各种控制方法，使系统在受到扰动时，能够自动地、准确地、快速地恢复到平衡状态。

本课件将详细介绍自动控制的基本概念、控制系统的类型、数学模型、稳定性分析、控制器设计等内容，帮助学员全面掌握自动控制原理的基本理论和方法。

二、控制系统的基本概念1. 自动控制自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用控制器使被控对象按照预定规律运行的过程。

自动控制的核心在于控制器的设计，它能够根据被控对象的运行状态，自动地调整控制量，使系统达到预期的性能指标。

2. 控制系统控制系统是由被控对象、控制器、传感器和执行器等组成的闭环系统。

被控对象是指需要控制的物理过程或设备，控制器负责产生控制信号，传感器用于测量被控对象的运行状态，执行器则根据控制信号对被控对象进行操作。

三、控制系统的类型1. 按控制方式分类（1）开环控制系统：控制器不依赖于被控对象的运行状态，直接产生控制信号。

开环控制系统简单，但抗干扰能力较差。

（2）闭环控制系统：控制器依赖于被控对象的运行状态，通过反馈环节产生控制信号。

闭环控制系统抗干扰能力强，但设计复杂。

2. 按控制信号分类（1）连续控制系统：控制信号是连续变化的，如模拟控制系统。

（2）离散控制系统：控制信号是离散变化的，如数字控制系统。

四、控制系统的数学模型1. 微分方程模型微分方程模型是描述控制系统动态性能的一种数学模型，它反映了系统输入、输出之间的微分关系。

通过求解微分方程，可以得到系统在不同时刻的输出值。

2. 传递函数模型传递函数模型是描述控制系统稳态性能的一种数学模型，它反映了系统输入、输出之间的频率响应关系。

传递函数可以通过拉普拉斯变换得到，它是控制系统分析、设计的重要工具。

五、控制系统的稳定性分析1. 李雅普诺夫稳定性分析：通过构造李雅普诺夫函数，分析系统的稳定性。

2. 根轨迹分析：通过分析系统特征根的轨迹，判断系统的稳定性。

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总结自动控制原理是现代工程领域非常重要的一门学科，它关注的是如何利用各种技术手段来实现对系统的自动化控制。

在这篇文章中，我将对自动控制原理的一些关键知识点进行总结，以帮助读者更好地理解和掌握这门学科。

一、基本概念自动控制系统是由被控对象、传感器、执行器和控制器组成的一种系统，其目标是使被控对象按照期望的方式运行。

被控对象可以是各种物理系统，如机械系统、电气系统等。

传感器用于测量被控对象的状态，执行器用于对被控对象施加控制力，而控制器则根据传感器的反馈信号和期望的输出信号来决定执行器的动作。

二、控制系统的基本组成控制系统由三个主要组成部分构成：测量部分、决策部分和执行部分。

测量部分包括传感器和信号调理电路，用于测量被控对象的状态和输出信号。

决策部分包括控制器，其根据测量信号和期望输出信号进行计算，并生成控制命令。

执行部分由执行器组成，负责根据控制命令对被控对象进行控制。

三、控制系统的稳定性控制系统的稳定性是指在一定的工作条件下，系统的输出能够保持在期望范围内，不发生不可接受的偏离。

稳定性是控制系统设计中最重要的要求之一。

常见的稳定性分析方法包括输入-输出稳定性分析和李雅普诺夫稳定性分析。

四、反馈控制系统反馈控制系统是一种常用的自动控制系统，其控制器的输出信号是根据传感器的反馈信号和期望输出信号进行计算的。

反馈控制系统能够根据实际输出来调整控制命令，以实现系统的稳定性和准确性。

常见的反馈控制算法包括比例控制、积分控制和微分控制。

五、开环控制系统与反馈控制系统相对应的是开环控制系统，其控制器的输出信号只是根据期望输出信号进行计算的，没有考虑传感器的反馈信息。

开环控制系统的控制效果受到系统参数变化和外部扰动的影响较大，容易导致系统的稳定性和准确性下降。

六、PID控制器PID控制器是一种常用的控制器类型，其由比例控制、积分控制和微分控制三部分组成。

比例控制部分根据控制误差的大小进行调整；积分控制部分根据控制误差的累积值进行调整；微分控制部分根据控制误差的变化率进行调整。