自动控制系统的基本概念

自动控制系统的基本概念自动控制系统是指能够接受输入信号，并对输出信号进行调节以控制设备或进程的一种系统。

它在工业、交通、军事、医疗等许多领域中得到广泛应用。

本文将以自动控制系统的基本概念为主题，介绍其定义、组成要素以及工作原理。

一、定义自动控制系统是根据设定的目标和规则，通过测量和比较反馈信号与目标信号的差异，以闭环控制模式下进行调节的系统。

它的目标是使输出信号尽量接近设定值，从而实现对被控对象的稳定控制。

二、组成要素1. 输入信号：输入信号来源于外界环境或人为设定，作为系统的参考，用于与反馈信号进行比较分析。

2. 反馈信号：反馈信号是根据被控对象的输出结果，通过传感器测量得到的实际信号，用于对输入信号进行调节。

3. 控制器：控制器是自动控制系统的核心部件，负责根据输入信号和反馈信号进行计算和逻辑判断，并输出控制信号。

4. 执行机构：执行机构接收控制信号，根据信号调节设备或进程的运行状态，将输入信号转化为输出信号。

5. 被控对象：被控对象是自动控制系统中需要调节或控制的设备、过程或系统。

三、工作原理自动控制系统的工作原理可以分为开环控制和闭环控制两种模式。

1. 开环控制开环控制是指控制器仅根据输入信号进行调节，不考虑反馈信号的影响。

它的工作模式简单，但对外界干扰和被控对象的变化敏感。

开环控制常用于对被控对象的要求较低或误差可以容忍的场景下。

2. 闭环控制闭环控制是指控制器根据输入信号和反馈信号进行比较分析后进行调节。

它能够实时捕捉到被控对象的实际状态，并根据误差进行修正，使输出信号更加接近设定值。

闭环控制具有稳定性强、适应性好的特点，广泛应用于需要高精度控制的场景。

在闭环控制中，控制器会根据输入信号和反馈信号之间的差异进行计算和判断，输出相应的控制信号，通过执行机构对被控对象进行调节。

这个过程是一个持续反馈、修正的过程，直至输出信号接近设定值为止。

通过不断的比较和调节，自动控制系统能够实现对被控对象的准确控制。

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。

热工自动控制系统基本概念1．自动控制的组成调节器，执行机构，测量变送器，被控对象调节器的作用接受主信号和测量信号之间的偏差信号，进行一定规律的运算后产生一个调节信号送给执行机构执行机构通常包括执行器和阀门，它能接受执行机构送来的信号去完成被控对象的控制任务测量变送器由测量元件和变送器组成，是把非电量信号转成能进行控制的电量信号被控对象指需要进行控制的设备或生产过程，被控对象需要进行控制的物理量就叫被控量2．被控对象的动态特性被控对象的动态特性根据热工对象分：有自平衡和无自平衡有自平衡：给某热工对象加一扰动，不需外加调节凭自己的特性就能恢复到一个新的稳态无自平衡：给某热工对象加一扰动，不需外加调节凭自己的特性就能恢复到一个新的稳态y(∞x(t)YY(τ动态特性的描述：放大倍数：（K）为对象阶跃响应的终值Y（∞）除以阶跃扰动幅值ΔZ自平衡率：（ρ）为放大倍数的倒数迟延时间：（τ）时间常数：（Tc）飞升速度：（ε）K/Tc有自平衡能力的对象数学描述：Wd（s）=K/（1+Ts）nK为放大倍数，T为时间常数，n为阶数。

n≈[1.075t1/(t2-t1)+0.5]2T≈(t1+t2)/2.16nt1为0.4Y(∞)时对应的时间t2为0.8Y(∞)时对应的时间无自平衡能力的对象数学描述:Wd(s)=ε/s(1+Ts)n=1/Tas(1+Ts)nTa为飞升时间，Ta与ε互为倒数n≈1/12л*（Y0/Yτ）2Ta=1/ε=ΔZ*Tτ/ Y0 T= Tτ/n自动控制的基本方式1.开环控制被控量不影响系统控制的控制方式2.闭环控制被控量参与系统的空制方式，又称反馈控制热工对象的动态特性分类热工对象的动态特性分为两大类。

1．有自平衡能力对象。

其特点为：阶跃输入时，其输出（被控量）从零开始变化，变化速度越来越快，至最大变化速度（响应曲线有拐点），然后变化速度逐渐减慢，直至趋于某一常数（速度为零），即稳定到新的平衡值。

自动控制系统的基本概念第一节自动控制系统的组成及分类一、自动控制系统的组成在工业生产中，各种生产工艺过程都必须在规定的工况条件下进行。

如精馏塔的塔顶温度或塔底温度要保持在期望值，化学反应器内的反应温度要保持稳定，锅炉汽包水位要维持在规定范围内，调和作业时的配比关系要达到规定的比值范围等。

这些生产过程中的工艺变量，需要根据工艺要求严格控制。

控制分人工控制和自动控制两种。

在绪论中以储罐液位系统为例介绍了人工控制和自动控制的基本概念。

自动控制是在人工控制约基础上发展起来的，它是在生产设备上配备一些自动控制装置，对生产过程中重要的工艺变量进行控制，使生产过程自动地维持预定工况。

自动控制装置和被控对象组成了自动控制系统。

为进一步了解自动控制系统，再来分析一个实例。

图13-1和13-2所示为一蒸汽加热器的温度人工和自动控制系统。

生产中利用蒸汽作为载热体对温度较低的进料进行加热，工艺上希望保持出料温度t在一个恒定的数值。

在这里，蒸汽加热器是被控对象，t是所要控制的变量，即被控变量，工艺上期望的t的数值是给定值。

蒸汽流量、进料流量、进料温度等发生变化时，都会使出料温度发生变化，即系统的干扰。

此处，采用的控制手段是调整加热蒸汽阀门的开度，改变蒸汽流量，来维持出料温度的恒定。

蒸汽流量是操纵变量。

若采用人工控制，当流体流量、进料温度等干扰使出料温度偏离工艺期望值时，操作工的调节过程是这样的：(1)用眼睛观察加热器出口温度指示仪表；(2)通过大脑计算出温度指示值与工艺期望值之间的差值，即偏差，根据偏差大小及方向发出相应操作命令；(3)根据大脑的操作命令，通过手去改变蒸汽阀门开度；(4)反复执行上述过程，直到出口温度回到期望值。

操作工通过眼、脑、手相互配合，灾现了检测偏差，然脱纠正偏差的控制过程，自动控制实际上是用自动控制装置来实现上述过程。

为了实现这一过程，用测量变送器、控制器和执行器去代替操作工的眼、脑、手，将它们按功能连接在一起与被控对象组成了一个自动控制系统。

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。