第一章概述
一、自动控制的基本概念
自动控制是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，使受控对象的被控量等于给定值或按给定信号变化规律去变化，
二、自动控制系统的基本构成及控制方式
自动控制系统一般有两种基本结构，对应着两种基本控制方式。
１．开环控制
控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制。开环控制的特点是，系统结构和控制过程均很简单，无抗扰能力，其控制精度较低，一般只能用于对控制性能要求不高的场合。
２．闭环控制
控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系，即有被控量对控制过程的影响，这种控制称为闭环控制，相应的控制系统称为闭环控制系统。闭环控制又常称为反馈控制或按偏差控制。
特点：减小或消除作用在前向通道上的扰动所引起的被控量的偏差值，都会得到减小或消除，使得系统的被控量基本不受该扰动的影响。
３．复合控制
反馈控制是在外部（给定及扰动）作用下，系统的被控量发生变化后才作出
第三节对控制系统的性能要求
系统性能的基本要求有三个方面。
一、稳定性
稳定性是这样来表述的：系统受到外作用后，其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力。如果系统受外作用力后，经过一段时间，其被控量可以达到某一稳定状态，则称系统是稳定的，
二、快速性
快速性是通过动态过程时间长短来表征的，
三、准确性
准确性是由输入给定值与输出响应的终值之间的差值ｅｓ来表征的。反映系统的稳态精度。
第二章自动控制系统的数学模型
系统的数学模型有多种，常用的有：微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性等。
第一节控制系统的微分方程
一、建立系统微分方程的一般步骤
（１）确定系统的输入变量和输出变量。
（２）建立初始微分方程组。
（３）消除中间变量，将式子标准化。
第三节传递函数
二、典型环节的传递函数及其动态响应
１．比例环节
特点：其输出不失真、不延迟、成比例地复现输入信号的变化，即信号的传递没有惯性。
⾃动控制原理第⼆章复习总结（第⼆版）
第⼆章 过程装备控制基础
本章内容：简单过程控制系统的设计
复杂控制系统的结构、特点及应⽤。
第⼀节 被控对象的特性
⼀、被控对象的数学描述
（⼀） 单容液位对象1．有⾃衡特性的单容对象
2．⽆⾃衡特性的单容对象
（⼆） 双容液位对象1．典型结构：双容⽔槽如图2-5所⽰。
图2-5 双容液位对象 图2-6 ⼆阶对象特性曲线2．平衡关系：⽔槽1的动态平衡关系为：
3．⼆阶被控对象：
1222122221)(Q K h dt dh T T dt h d T T ?=+++
式（2-18）就是描述图2-5所⽰双容⽔槽被控对象的⼆阶微分⽅程式。称⼆阶被控对象。
⼆、被控对象的特性参数
（⼀）放⼤系数K（⼜称静态增益）
（⼆）时间常数T
（三）滞后时间τ
（1）．传递滞后τ0（或纯滞后）：
（2）．容量滞后τc可知τ=τ0+τ
c
。
三、对象特性的实验测定
对象特性的求取⽅法通常有两种：1．数学⽅法
2．实验测定法
（⼀）响应曲线法：
（⼆）脉冲响应法
第⼆节单回路控制系统定义：（⼜称简单控制系统），是指由⼀个被控对象、⼀个检测元件及变送器、⼀个调节器和⼀个执⾏器所构成的闭合系统。
⼀、单回路控制系统的设计
设计步骤：1．了解被控对象
2．了解被控对象的动静态特性及⼯艺过程、设备等
3．确定控制⽅案
4．整定调节器的参数
（⼀）被控变量的选择
（⼆）操纵变量的选择
（三）检测变送环节的影响
（四）执⾏器的影响
⼆、调节器的调节规律1．概念调节器的输出信号随输⼊信号变化的规律。
2．类型位式、⽐例、积分、微分。
（⼀）位式调节规律1．双位调节
2．具有中间区的双位调节
3．其他 三位或更多位的调节。
（⼆）⽐例调节规律（P ）1．⽐例放⼤倍数（K ）
2．⽐例度δ
3．⽐例度对过渡过程的影响（如图2-24所⽰）
4．调节作⽤
⽐例调节能较为迅速地克服⼲扰的影响，使系统很快地稳定下来。通常适⽤于⼲扰少扰动幅度⼩、符合变化不⼤、滞后较⼩或者控制精度要求不⾼的场合。
第一章 自动控制的基本知识
1.1自动控制的一般概念
1.2自动控制系统的组成
1.3自动控制系统的类型
1.4 对控制系统性能的要求
1.1.1自动控制技术
自动控制技术被大量应用于工农业生产、医疗卫生、环境监测、交通管理、科研开发、军事领域、特别是空间技术和核技术。自动控制技术的广泛应用不仅使各种生产设备、生产过程实现了自动化，提高了生产效率和产品质量，尤其在人类不能直接参与工作的场合，就更离不开自动控制技术了。自动控制技术还为人类探索大自然、利用大自然提供了可能和帮助。
1.1.2自动控制理论的发展过程
1945年之前，属于控制理论的萌芽期。
1945年，美国人伯德（Bode）的“网络分析与放大器的设计”奠定了控制理论的基础，至此进入经典控制理论时期，此时已形成完整的自动控制理论体系。
二十世纪六十年代初。用于导弹、卫星和宇宙飞船上的“控制系统的一般理论”（卡尔曼Kalman）奠定了现代控制理论的基础。现代控制理论主要研究多输入-多输出、多参数系统，高精度复杂系统的控制问题，主要采用的方法是以状态空间模型为基础的状态空间法，提出了最优控制等问题。
七十年代以后，各学科相互渗透，要分析的系统越来越大，越来越复杂，自动控制理论继续发展，进入了大系统和智能控制时期。例如智能机器人的出现，就是以人工智能、神经网络、信息论、仿生学等为基础的自动控制取得的很大进展。
1.2自动控制系统的组成
1.2.1自动控制系统的结构与反馈控制理论
图中为放水阀，为进水阀，水箱希望的液位高度为。当放水使得水箱液位降低而被人眼看到，人就会打开进水阀，随着液位的上升，人用大脑比较并判断水箱液位达到时，就会关掉。若判断进水使得实际液位略高于，则需要打开放水而保证液位高度。
在这个过程中，人参与了以下三个方面的工作： 用眼睛观察到实际液面的下降（实际液面高度）；
用大脑将实际液面与要求液面高度进行比较（与产生偏差）；
自动控制原理基础教程
第一章 概述
自动控制原理是一门研究自动控制系统设计与分析的学科，通过对系统输入和输出的关系进行建模和分析，实现对系统的自动调节和控制。自动控制技术广泛应用于工业生产、交通运输、航空航天、能源管理等领域，对提高生产效率、降低能耗、提升产品质量具有重要作用。
第二章 控制系统的基本概念
2.1 控制系统的定义与组成
控制系统由输入、输出、反馈和控制器四个基本部分组成。输入是指控制系统接收的外部信号，输出是指控制系统产生的响应信号，反馈是指将输出信号与参考输入信号进行比较并调整控制器的过程，控制器是指根据反馈信号对输入信号进行调节的装置。
2.2 控制系统的分类
控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。开环控制系统只根据输入信号进行控制，无法对输出信号进行实时调节；闭环控制系统通过反馈信号对输入信号进行调节，能够实现对输出信号的精确控制。
第三章 系统建模与传递函数
3.1 系统建模的基本原理
系统建模是指将实际的物理系统抽象成数学模型的过程。常用的建模方法有物理建模法、数学建模法和实验建模法。物理建模法通过对系统的物理特性进行建模，数学建模法通过方程描述系统的动态特性，实验建模法通过实验数据拟合得到系统的数学模型。
3.2 传递函数的概念与应用
传递函数是描述系统输入与输出关系的函数，可以用来分析系统的稳定性、响应速度等性能指标。通过对传递函数进行分析，可以确定系统的频率响应、阶跃响应和脉冲响应等。
第四章 控制器设计与分析
4.1 控制器的分类与选择
控制器可分为比例控制器、积分控制器和微分控制器等，不同控制器适用于不同的控制任务。在实际应用中，需要根据系统的性能要求和控制目标选择合适的控制器。
4.2 控制器设计的基本方法
控制器设计的基本方法包括经验法、根轨迹法和频率响应法等。经验法是基于工程经验进行控制器设计，适用于简单的控制任务；根轨迹法和频率响应法是基于系统传递函数进行控制器设计，适用于复杂的控制任务。
