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自动控制理论知识点总结1.控制系统的基本结构：一个典型的控制系统由被控对象、传感器、执行器、控制器和连接它们的信号线组成。
传感器将被控对象的状态转化为电信号，控制器根据目标和实际状态的差异来产生控制信号，执行器根据控制信号来调整被控对象的状态。
2.控制系统的稳定性：稳定性是控制系统最重要的性能之一、控制系统稳定即表示系统输出能够在有界的范围内保持在稳定值附近，不会出现无限增长或无限衰减的情况。
稳定性的分析基于控制系统的传递函数，通过判断系统的特征根位置来确定系统稳定性。
3.控制系统的性能指标：控制系统除了要求稳定外，还需要满足一定的性能指标。
常见的性能指标包括超调量、调节时间、稳态误差、抗干扰能力等。
这些指标通常与控制系统的设计需求有关，不同应用领域的控制系统对性能指标的要求也有所不同。
4.PID控制器：PID控制器是自动控制中最常见的一种控制器。
PID控制器根据比例、积分和微分三个部分对误差进行调节，从而实现系统状态的稳定控制。
PID控制器结构简单、调节方便，并且在很多领域都有广泛应用。
5.系统辨识：系统辨识是指通过对已有数据进行分析和处理，确定出系统的数学模型。
系统辨识可以基于频域分析、时域分析等方法进行。
通过系统辨识，可以为控制系统的设计、分析和优化提供重要的基础。
6.线性系统与非线性系统：控制系统可以分为线性系统和非线性系统。
线性系统的特点是可以通过叠加原理进行分析，传递函数和状态空间模型可以直接应用于控制系统。
而非线性系统则需要利用非线性控制的方法进行分析和设计。
7.鲁棒控制：鲁棒控制是一种能够保证控制系统在不确定性和干扰的情况下依然能保持稳定性和性能的控制方法。
鲁棒控制通常使用基于频域设计的方法，能够有效地抑制外界不确定性和不良影响。
8.自适应控制：自适应控制是指能够根据系统动态特性和外界环境变化，自动调整控制器参数和结构的控制方法。
自适应控制可以有效地应对系统参数不确定性和变化的情况，有助于提高系统的稳定性和性能。
自动控制原理知识点总结咱们先来聊聊啥是自动控制原理哈。
这东西就像是一个神奇的魔法，能让各种机器和系统乖乖听话，按照咱们想要的方式工作。
比如说，家里的空调，它能自动调节温度，让房间始终保持舒适，这背后就是自动控制原理在起作用。
还有汽车的自动驾驶，飞机的自动导航，工厂里那些自动化的生产线，都离不开它。
那自动控制原理到底都有啥知识点呢？首先得说说控制系统的组成。
这就好比一个乐队，有指挥的（控制器），有演奏乐器的（执行器），有接收声音的（传感器），还有最终呈现音乐的（被控对象）。
传感器就像是人的眼睛和耳朵，能感知到外界的变化，然后把这些信息传给控制器。
控制器呢，就相当于大脑，它接收到信息后，经过一番思考，下达指令给执行器。
执行器就像是手脚，负责去执行这些指令，让被控对象做出相应的动作。
反馈也是个特别重要的概念。
就好比你学骑自行车，眼睛看到自己歪了，然后调整方向，这就是反馈。
在控制系统里，通过反馈能让系统更加稳定和精确。
比如说，一个温度控制系统，如果没有反馈，温度可能一会儿高一会儿低。
但有了反馈，就能根据实际温度和设定温度的偏差，不断调整加热或者制冷的力度，让温度稳稳地保持在设定值。
再说说控制系统的性能指标。
这就像是评价一个学生的成绩一样，有稳定性、准确性和快速性。
稳定性就好比你站在平衡木上不能掉下来；准确性呢，就是你考试的分数要接近满分；快速性就是你做题要又快又好。
还有系统的数学模型，这可是个关键。
就像给系统拍了个“X光片”，能让我们清楚地看到它内部的结构和工作原理。
常见的有微分方程、传递函数和状态空间表达式。
记得有一次，我去工厂参观，看到一个自动化的生产设备出了故障。
工人们急得团团转，后来技术人员来了，一番检查后，发现是控制器的参数设置出了问题。
经过重新调整，设备又欢快地运转起来了。
当时我就深刻体会到，掌握好自动控制原理是多么重要啊！控制系统的校正也是个重点。
如果系统性能不达标，就像一个偏科的学生，得给他补补课。
自动控制原理知识点 The document was finally revised on 2021第一章自动控制的一般概念自动控制的基本原理与方式1、自动控制、系统、自动控制系统◎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（称控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控量）自动地按照预定的规律（给定值）运行。
◎系统：是指按照某些规律结合在一起的物体（元部件）的组合，它们相互作用、相互依存，并能完成一定的任务。
◎自动控制系统：能够实现自动控制的系统就可称为自动控制系统，一般由控制装置和被控对象组成。
除被控对象外的其余部分统称为控制装置，它必须具备以下三种职能部件。
测量元件：用以测量被控量或干扰量。
比较元件：将被控量与给定值进行比较。
执行元件：根据比较后的偏差，产生执行作用，去操纵被控对象。
参与控制的信号来自三条通道，即给定值、干扰量、被控量。
2、自动控制原理及其要解决的基本问题◎自动控制原理：是研究自动控制共同规律的技术科学。
而不是对某一过程或对象的具体控制实现（正如微积分是一种数学工具一样）。
◎解决的基本问题：建模：建立系统数学模型（实际问题抽象，数学描述）分析：分析控制系统的性能（稳定性、动/稳态性能）综合：控制系统的综合与校正——控制器设计（方案选择、设计）3、自动控制原理研究的主要内容4、室温控制系统5、控制系统的基本组成◎被控对象：在自动化领域，被控制的装置、物理系统或过程称为被控对象（室内空气）。
◎控制装置：对控制对象产生控制作用的装置，也称为控制器、控制元件、调节器等（放大器）。
◎执行元件：直接改变被控变量的元件称为执行元件（空调器）。
◎测量元件：能够将一种物理量检测出来并转化成另一种容易处理和使用的物理量的装置称为传感器或测量元件（热敏电阻）。
◎比较元件：将测量元件和给定元件给出的被控量实际值与参据量进行比较并得到偏差的元件。
自动控制原理知识点总结嘿，朋友们！今天咱来聊聊自动控制原理呀！这玩意儿就像是生活中的魔法一样神奇呢！你想想看，自动控制不就像是有个超级聪明的小精灵在背后默默地帮我们搞定一切嘛！比如说家里的空调，它能自己调节温度，让我们始终处在一个舒适的环境里，这不就是一种自动控制嘛。
它好像知道我们啥时候热了，啥时候冷了，然后悄悄地就把温度给调整好了，多厉害呀！再说说那些工厂里的大机器，它们能按照设定好的程序有条不紊地工作，这也是自动控制在发挥作用呀。
就好像是一支训练有素的军队，每个“士兵”都知道自己该干啥，而且干得特别棒！自动控制原理里有个反馈机制，这可太重要啦！就好比我们走路，眼睛看到前面有个坑，然后大脑就会告诉腿：“嘿，绕过去！”这就是一种反馈呀。
在自动控制系统里也是一样，系统会根据实际情况不断调整自己的行为，让一切都能保持在一个理想的状态。
还有那个稳定性，这可太关键了！要是一个系统不稳定，那可就乱套啦！就像一辆车开着开着突然失控了，那得多吓人呀！所以稳定性就像是房子的根基，一定要稳稳当当的才行呢。
控制系统的模型也很有意思呀，就像是给这个系统画了一幅画像，让我们能更清楚地了解它到底是怎么工作的。
这画像画得越准确，我们就越能掌握这个系统的脾气，更好地控制它呀！自动控制原理在好多地方都大显身手呢！交通信号灯不就是靠它来控制的嘛，让车辆和行人都能有序地通过路口。
还有卫星的轨道控制，那可是高科技呀，不也是靠自动控制原理来实现的嘛！哎呀呀，这么一讲，是不是觉得自动控制原理真的好神奇、好重要呀！它就像是我们生活中的隐形英雄，默默地为我们服务，让我们的生活变得更加便捷、高效、安全。
所以呀，我们可得好好了解它、掌握它，让这个神奇的魔法为我们创造更多的美好呢！你们说是不是呀！。
@~@自动控制原理知识点总结第一章1.什么是自动控制？（填空）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，是被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程。
2.自动控制系统的两种常用控制方式是什么？（填空）开环控制和闭环控制3.开环控制和闭环控制的概念？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特点：开环控制实施起来简单，但抗扰动能力较差，控制精度也不高。
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，既有被控量对被控过程的影响。
主要特点：抗扰动能力强，控制精度高，但存在能否正常工作，即稳定与否的问题。
掌握典型闭环控制系统的结构。
开环控制和闭环控制各自的优缺点？（分析题：对一个实际的控制系统，能够参照下图画出其闭环控制方框图。
）4.控制系统的性能指标主要表现在哪三个方面？各自的定义？（填空或判断）（1）、稳定性：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（2）、快速性：通过动态过程时间长短来表征的e来表征的（3）、准确性：有输入给定值与输入响应的终值之间的差值ss第二章1.控制系统的数学模型有什么？（填空）微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性2.了解微分方程的建立？（1）、确定系统的输入变量和输入变量（2）、建立初始微分方程组。
即根据各环节所遵循的基本物理规律，分别列写出相应的微分方程，并建立微分方程组（3）、消除中间变量，将式子标准化。
将与输入量有关的项写在方程式等号的右边，与输出量有关的项写在等号的左边3.传递函数定义和性质？认真理解。
（填空或选择）传递函数：在零初始条件下，线性定常系统输出量的拉普拉斯变换域系统输入量的拉普拉斯变换之比5.动态结构图的等效变换与化简。
三种基本形式，尤其是式2-61。
主要掌握结构图的化简用法，参考P38习题2-9（a）、（e）、（f）。
（化简）等效变换，是指被变换部分的输入量和输出量之间的数学关系，在变换前后保持不变。
热工自动控制系统的投运和优化一、自控基础知识1．手自动控制以电厂汽包炉的水位控制为例，控制的任务是保持汽包水位在正常值，使机组能安全运行。
为了维持汽包水位在正常值，就需要经常调整给水量的大小。
水位控制的任务可以用如下两种方法实现。
汽包水位自动控制汽包水位人工控制2．自控系统的分类按信号的结构特点，控制系统可以分为反馈控制系统、前馈控制系统和前馈—反馈复合控制系统。
反馈控制系统反馈控制系统是根据被控量和给定值的偏差进行控制，最终使偏差为零，达到被控量等于给定值的目的。
因为反馈控制系统是将被控量反馈到控制器的输入端，形成了闭合回路，所以反馈控制系统也一定是闭环控制系统。
一个复杂的控制系统，可能由多个反馈信号组成多个闭合回路，称为多回路反馈控制系统。
前馈控制系统前馈控制系统是根据可测量的扰动信号直接进行控制，扰动量是控制的依据。
由于它没有被控量的反馈信号，不形成闭合回路，所以这是一种开环控制系统，不能保证被控量的控制精度。
在实际生产过程的自动控制中，前馈控制系统通常不单独使用。
前馈与反馈的差别：1）调节的依据不同2）调节的效果不同3）系统的结构不同4）实现的可能性及经济性不同。
前馈-反馈复合控制系统 在反馈控制系统的基础上，增加了对于主要扰动的前馈控制，构成了前馈-反馈复合控制系统。
当扰动发生后，前馈控制器能及时消除外部扰动对被控量的影响。
另外，反馈控制器能保证被控量较精确地等于给3．自控系统的性能指标3.1动态过程单调过程被控量单调变化，缓慢地到达新的稳态值（即新的平衡状态）。
这是一种稳定的控制系统。
衰减振荡过程被控量的动态过程是一个振荡过程，但是振荡的幅度不断在衰减。
到过渡过程结束时，被控量能达到新的稳态值。
该系统也是一种稳定的控制系统。
不衰减振荡过程被控量持续振荡，始终不能达到新的稳态值。
称系统处于临界稳定状态。
如果振荡的幅度非常小，在生产过程允许的范围内，则认为是稳定的系统；如果振荡的幅度较大，生产过程不允许，则认为是一种不稳定的系统。
完整版)自动控制原理知识点汇总自动控制原理总结第一章绪论在自动控制中，被控对象是要求实现自动控制的机器、设备或生产过程，而被控量则是表征被控对象工作状态的物理参量或状态参量，如转速、压力、温度、电压、位移等。
控制器是由控制元件组成的调节器或控制装置，它接受指令信号，并输出控制作用信号于被控对象。
给定值或指令信号r(t)是要求控制系统按一定规律变化的信号，是系统的输入信号。
干扰信号n(t)又称扰动值，是一种对系统的被控量起破坏作用的信号。
反馈信号b(t)是指被控量经测量元件检测后回馈送到系统输入端的信号。
偏差信号e(t)是指给定值与被控量的差值，或指令信号与反馈信号的差值。
闭环控制的主要优点是控制精度高，抗干扰能力强。
但是使用的元件多，线路复杂，系统的分析和设计都比较麻烦。
对控制系统的性能要求包括稳定性、快速性和准确性。
稳定性和快速性反映了系统的过渡过程的性能，而准确性则是衡量系统稳态精度的指标，反映了动态过程后期的性能。
第二章控制系统的数学模型拉氏变换是一种将时间域函数转换为复频域函数的数学工具。
单位阶跃函数1(t)、单位斜坡函数、等加速函数、指数函数e-at、正弦函数sinωt、余弦函数cosωt和单位脉冲函数(δ函数)都有其典型的拉氏变换。
拉氏变换的基本法则包括线性法则、微分法则、积分法则、终值定理和位移定理。
传递函数是线性定常系统在零初始条件下，输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比，称为系统或元部件的传递函数。
动态结构图及其等效变换包括串联变换法则、并联变换法则、反馈变换法则、比较点前移“加倒数”和比较点后移“加本身”，以及引出点前移“加本身”和引出点后移“加倒数”。
梅森公式是一种求解传递函数的方法，典型环节的传递函数包括比例(放大)环节、积分环节、惯性环节、一阶微分环节、振荡环节和二阶微分环节。
第三章时域分析法时域分析法是一种分析控制系统时域特性的方法。
其中，时域响应包括零状态响应和零输入响应。
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。
专业理论课教案(首页)共 1 页方式检查人：检查时间：年月日1．1/1.2在工业生产过程或设备运行中，为了维持正常的工作条件，需要对某些物理量进行控制，使其维持在某个数值附近，或按一定规律变化，要满足这种要求，可用人工操作完成，又可用自动装置的操作完成，前者为手动控制，后者为自动控制。
自动控制和手动控制极为相似，自动控制系统只是把某些装置有机的组合在一起，代替人的职能。
任何一个控制系统，都由被控对象和控制器两大部分组成。
自动控制定义：自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用自动控制装置（简称控制器）使整个生产过程或工作机械（被控对象）自动地按预定的规律运行，或使它的某些物理量（被控量）按预定的要求变化。
1．3根据信号传送的特点或系统的结构形式，控制系统分为开环控制和闭环控制。
开环控制系统：只有输入量Ugd 对n 的单向控制作用，而输出量n 对输入量Ugd 却没有任何影响和联系，即系统的输入与输出之间不存在反馈回路。
开环系统没有抵抗外部干扰的能力，故控制精度低。
但结构简单、造价低，所以在系统参数稳定、无干扰或小干扰的场合大量使用。
闭环控制系统：通过反馈回路使系统形成闭合环路，并按偏差ue 的性质产生控制作用，以求减小或消除偏差的控制系统。
闭环控制原理：负反馈：指反馈信号Uf 的正负极性必须与给定值Ugd 的极性相反，以便取得偏差值作为控制之用。
自动控制系统的特征：1、 系统必须具有反馈装置，并按反馈的原则组成系统。
2、 由偏差产生控制作用。
3、 控制的目的是力图减小或消除偏差，使被控量尽量接近期望值。
1．4 自动控制系统的组成：由测量反馈元件、比较元件、校正元件、放大元件、执行元件以及被控对象等基本环节组成。
MfzzZz如图1-8 典型自动控制系统功能框图，各元件功能见P7页。
方框图的绘制：1）组成：由方框、带箭头的信号线、综合点和分支点组成。
方框代表设备或部件；信号线代表信号流动方向；综合点又称相加点，对信号作比较；分支点称引出点。
自动控制基础知识复习目录一、自动控制基本概念 (3)1.1 自动控制的基本原理 (4)1.2 自动控制系统的组成 (4)1.3 自动控制系统的分类 (6)二、自动控制系统的数学模型 (7)2.1 线性系统的数学模型 (9)2.1.1 微分方程 (10)2.1.2 积分方程 (11)2.1.3 非线性系统的数学模型 (13)2.2 传递函数 (14)2.3 状态空间表达式 (15)三、自动控制系统的时域分析 (16)3.1 典型输入信号 (18)3.2 系统的稳定性分析 (19)3.3 系统的稳态误差分析 (20)四、自动控制系统的频域分析 (22)4.1 频率特性 (23)4.2 相频特性 (24)4.3 系统的频域性能分析 (26)五、自动控制系统的校正与设计 (27)5.1 校正装置的选择 (28)5.2 串联校正 (30)5.3 并联校正 (31)5.4 反馈控制系统的设计 (32)六、自动控制系统的工程应用 (34)6.1 工业自动化系统 (35)6.2 交通运输系统 (36)6.3 生物医学控制系统 (37)七、智能控制基础 (38)7.1 智能控制的基本概念 (40)7.2 智能控制系统的类型 (41)7.3 智能控制算法简介 (42)八、自动控制系统的仿真与实验 (43)8.1 计算机仿真的基本概念 (45)8.2 自动控制系统的仿真方法 (46)8.3 实验技能与实验指导 (48)九、自动控制技术的发展趋势 (49)9.1 控制理论的发展 (51)9.2 控制设备的智能化 (52)9.3 控制系统的绿色化 (53)一、自动控制基本概念自动控制定义：自动控制是指通过某种装置或系统，使得某一过程或设备能够自动地按照预定的规律或程序运行，而无需人为的干预和调整。
在自动控制系统里，输入信号会激发反馈机制，系统会根据反馈调整其输出以达到预期目标。
系统组成：一个基本的自动控制系统通常由控制器、被控对象、执行器和传感器等部分组成。
自动控制原理稳定性知识点总结自动控制原理是控制工程学科中的重要基础理论，涉及到系统的稳定性是其中的核心概念。
稳定性是指系统在一定条件下具有趋向于平衡或稳定状态的特性。
本文将对自动控制原理中的稳定性知识点进行总结。
一、稳定性的概念与分类稳定性是评判系统质量的重要指标，可以分为三类：稳定、渐进稳定和不稳定。
1. 稳定：当系统受到外界扰动时，系统的输出能够趋于有限值，并且不会产生持续的振荡。
2. 渐进稳定：当系统受到外界扰动时，系统的输出能够趋于有限值，但可能会产生一定的振荡，最终趋于稳定。
3. 不稳定：当系统受到外界扰动时，系统的输出会无限增长或无限振荡，无法趋于稳定状态。
二、线性系统的稳定性判断线性系统的稳定性判断可以通过系统传递函数的极点位置来进行分析。
系统的稳定性与极点的位置有关。
1. 极点位置与稳定性- 极点位于左半平面（实部小于零）时，系统是稳定的。
- 极点位于右半平面（实部大于零）时，系统是不稳定的。
- 极点位于虚轴上时，系统可能是渐进稳定的。
2. 稳定性判据通常情况下，可以通过判断系统传递函数的极点来判断系统的稳定性。
对于一阶系统（一般形式为G(s) = K/(Ts+1)），如果零极点的实部都小于零，则系统是稳定的；对于高阶系统，需要通过判断极点位置是否在左半平面中来进行稳定性分析。
三、稳定性分析的常见方法1. Bode图法Bode图是一种用来表示系统频率响应的图表。
通过绘制系统传递函数的幅频特性和相频特性图，可以直观地分析系统的稳定性。
在Bode 图上，对于稳定系统，幅频特性曲线在低频和高频均趋于0dB，相频特性曲线在各频率下都为负值。
2. Nyquist判据Nyquist判据是通过分析系统的频率响应和复平面上的极点分布来进行稳定性判定的方法。
通过绘制Nyquist曲线，可以判断系统的稳定性。
如果曲线不经过-1点且围绕该点的圈数为0，则系统是稳定的。
3. 根轨迹法根轨迹法是通过分析传递函数的极点随控制参数变化的轨迹来判断系统的稳定性。
第二章自动控制系统随着生产和科学技术的发展，自动控制广泛应用于电子、电力、机械、冶金、石油、化工、航海航天、核反应等各个学科领域及生物、医学、管理工程和其他许多社会生活领域，并为各学科之间的相互渗透起到促进作用。
自动控制技术的应用，不仅使生产过程实现了自动化，改善了劳动条件；同时全面提高了劳动生产率和产品质量、降低了生产成本、提高了经济效益；在人类征服大自然、探索新能源、发展新技术和创造人类社会文明等方面都具有十分重要的意义。
可以说，自动控制已成为推动经济发展，促进社会进步所必不可少的一门技术，掌握有关自动控制的知识显得越来越重要。
§2.1自动控制系统概述所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使整个生产过程或工作机械自动地按预选规定的规律运行，达到要求的指标；或使它的某些物理量按预定的要求变化。
所谓系统，就是通过执行规定功能、实现预定目标的一些相互关联单元的组合体。
自动控制系统就是为实现某一控制目标所需要的所有装置的有机组合体。
例如，家用电冰箱能保持恒温；高楼水箱能保持恒压供水；电网电压和频率自动保持不变；火炮根据雷达指挥仪传来的信息，能够自动地改变方位角和俯仰角，随时跟踪目标；人造卫星能够按预定的轨道运行并返回地面；程序控制机床能够按预先排定的工艺程序自动地进刀切削，加工出预期几何形状的零件；焊接机器人能自动地跟踪预期轨迹移动，焊出高质量的产品。
所有这些自动控制系统的例子，尽管它们的结构和功能各不相同，但它们有共同的规律，即它们被控制的物理量保持恒定，或者按照一定的规律变化。
自动控制系统中常用的名词术语系统——系统是由被控对象和自动控制装置按一定方式联结起来的，以完成某种自动控制任务的有机整体。
在工程领域中，系统可以是电气、机械、气动和液压或它们的组合。
不同的系统所要完成的任务也不同。
有的要求某物理量(如温度、压力、转速等)保持恒定，有的则要求按一定规律变化。
输入信号——作用于系统的激励信号定义为系统的控制量或参考输入量。
自动控制原理基本知识点21.控制(Control):是指为了改善系统的性能或达到特定的目的,通过对系统有关信息的采集和加工而施加到系统的作用。
2.自动控制(Automatic Control):是关于受控系统的分析、设计和运行的理论和技术。
3.自动化(Automation):是指机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动地进行操作或运行。
4.自动控制系统(Automatic Control System):由控制器、执行器、传感器和被控对象等相互关联、相互制约、相互影响的一些部分组成的能对被控对象的工作状态进行自动控制的系统。
5.系统(System):是指由相互关联、相互制约、相互影响的一些部分组成的具有某种功能的有机整体。
6.信息(Information):是指符号信号或消息所包含的内容,用来消除对所关心的客观事物认识的不确定性。
7.反馈(Feedback):是指将系统的实际输出和期望输出进行比较,形成误差,从而为确定下一步的控制行为提供依据。
8.科学(Science):是指对各种事实和现象进行观察、分类、归纳、演绎、分析、推理、计算和实验,从而发现规律,并对各种定量规律予以验证和公式化的知识体系。
9.技术(Technology):是指人类根据自身生产实践经验和自然科学原理改变或控制其环境的手段和活动,是人类活动的一个专门领域。
10.工程(Engineering):是指应用科学知识和科学原理使自然资源最好地为人类服务的专门技术。
11.对控制系统的基本要求:稳定性、快速性、准确性。
12.模型:是对于对象和过程的某一方面本质属性的一种表述。
13.控制系统的数学模型:是描述系统输入、输出变量,以及内部各变量之间关系的数学表达式。
14.传递函数:线性定常系统在零初始条件下,输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比,用G(s)表示。
零初始条件:是指在t=0时刻,系统的输入、输出及其它们的各阶导数均为零。
第一章绪论1.机械系统：以实现一定的机械运动、输出一定的机械能和承受一定的机械载荷为目的。
激励（输入）：外界与系统的作用，如作用力（载荷）。
分为控制输入和扰动输入。
响应（输出）：系统由于激励作用而产生的变形或位移。
2.机械工程控制论的研究对象和任务是什么？机械工程控制论实质上是研究机械工程中广义系统的动力学问题。
具体地说，是广义系统在一定的外界条件作用下，从系统的一定的初始状态出发，所经历的由其内部的固有特性所决定的整个动态历程，研究系统与其输入、输出三者之间的动态关系。
从系统、输入、输出三者之间的关系出发，根据已知条件与求解问题的不同，机械控制工程论的任务可以分为以下五个方面：（系统分析问题）已知系统和输入，求系统的输出。
（最优控制问题）已知系统和理想输出，设计输入。
（最优设计问题）已知输入和理想输出，设计系统（滤波与预测问题）已知输出，确定系统，以识别输入或输出中的有关信息。
（系统辨识问题）已知输入和输出，求系统的结构与参数。
3.控制系统的基本要求（稳、准、快）稳定性：动态过程的振荡倾向和系统能够恢复平衡状态的能力。
稳定性是系统工作的首要条件。
准确性：在调整过程结束后输出量与给定的输入量之间的偏差。
衡量系统工作性能的重要指标。
快速性：系统输出量与希望值之间产生偏差时，消除这种偏差的快速程度。
控制的三要素：控制对象、控制目标、控制手段。
控制论的两个核心：信息和反馈需要解决的两大基本问题：控制系统的分析和控制系统的设计。
4.反馈：将系统的输出以一定的方式返回到系统的输入端并共同作用于系统的过程。
内反馈：系统或过程中存在的各种自然形成的反馈。
内反馈是造成机械系统存在动态特性的根本原因。
外反馈：在自动控制系统中，为达到某种控制目的而人为加入的反馈。
正反馈：能使系统的绝对值增大的反馈。
负反馈：能使系统的绝对值减小的反馈。
5.自动控制的本质：闭环自动控制系统的工作过程就是一个“检测偏差并纠正偏差”的过程。
自动控制系统基本知识
一、引言
传统的水处理过程是一个复杂的非线性、多变量的控制过程,传统水处理控制多采用常规的仪表控制,以手动控制为主,依靠操作工人的知识和经验。
这种方式水处理质量不稳定,劳动生产率低,系统信息分散。
为了提高水处理质量,降低水处理成本,必须应用先进的自动控制设备和技术,设计全自动控制的水处理系统。
自动调节系统在电力生产过程中起着重要作用，以下将结合化学水处理介绍自动调节系统。
二、自动调节系统及其组成
1、人工调节和自动调节
在化学水处理系统向热力系统补水时，基本要求是维持水箱(称为调节对象)中的水位(称为被调量)在规定范围内。
引起水位变化的直接原因是生水量(称为流人量)和补充到系统中的软化水量(称为流出量)的平衡关系受到了破坏。
由运行人员观察仪表上指示的水位值，调整软化器入口的手动调节阀的开度，使水箱水位恢复到规定值(称为给定值)。
这种由人来直接进行的调节过程称之为人工调节。
若用一套自动调节装置来代替上述人工操作，就叫做自动调节。
自动调节装置包括三个部分:
（1）测量部件(变送器)：用来测量被调量的大小，能把被调量信号转换成与其成比例的电流或电压信号。
这部分的功能相当于人眼睛的作用。
在电厂化学水处理方面，常见的测量部件是液位计、流量计、pH表、电导率表等。
（2）运算部件(调节器)：接受测量部件送来的被调量信号，并把它与定值器送来的给定值进行比较，当被调量与给定值有偏差时，调节器按某种或几种运算规律进行运算，并根据运算结果发出调节信号。
（3）执行机构(执行器)：按照调节器送来的调节信号去控制调节机构，如阀门、伺服电动机等。
2、自动调节系统的组成
自动调节装置和所控制的生产设备(即调节对象)联接起来，就构成一个自动调节系统。
火电厂中化学水处理软化系统往工业冷却水系统补水的自动调节系统，其调节对象是软化水箱，被调量是软化水箱水位。
软化水输出量及生水量是软化水箱环节的输入信号，又称输入量；软化水箱水位是软化水箱环节的输出信号，又称输出量。
每个环节都有输入量和输出量。
每个环节的输入量是引起它的输出量变化的原因，或者说输出量的变化是输人量变化的结果。
水处理系统环节并不代表某一部件或设备的具体结构，输人量和输出量也并不代表流人或流出某一设备的物质或能量。
如软化水输出量的变化能引起水位的变化，而水位的变化不能影响软化水输出量的变化。
生水流量变化不是水位变化通过水箱环节的逆作用引起，而是执行机构作用的结果。
3、自动调节系统的分类
1.按给定值信号的特征分类
（1）定值调节系统，这种系统在运行中，其被调量的给定值保持恒定，因而调节的结果，被调量也基本不变。
定值调节系统应用最多，如除氧器的压力自动调节系统、汽包水位
自动调节系统等。
（2）随动调节系统。
这种系统的被调量给定值不是预先设定的，而是，随某些因素的变化而变化的，因此系统的愉出量也是以一定的准确度跟随给定值变化的。
如锅炉在滑压运行中，主蒸汽压力的给定值随外界负荷变化，其变化规律是未知的，因而主蒸汽压力(被调量)也是跟随其给定值变化的。
（3）程序调节系统。
这种系统的给定值是预先规定的时间函数，如汽轮机启动过程中的转速给定值随时间的变化规律是预先拟定的，因此汽轮机地实际转速也是按预先拟定的规律变化的。
2.按工作原理分类
（1）反馈调节系统。
这种系统是根据被调量与其给定值之间的偏差进行调节的，最后消除偏差。
简单地说，就是“根据偏差来消除偏差”。
为了取得偏差信号，必须要有被调量测量值的反馈信号，将系统构成闭合回路，如果系统由一个以上的反馈信号组成一个以上的闭合回路，则称为多回路反馈系统。
（2）前馈调节系统。
这种系统是根据扰动信号进行调节的，即根据扰动量大小，系统产生调节作用去补偿(抵消)扰动对被测量的影响，简单地说是“扰动补偿”。
在一个前馈调节系统中，扰动量是造成被调量变化的原因，前馈调节器在扰动出现的同时根据扰动信号进行调节，及时抵消扰动对被调量的影响。
如果能完全抵消，被调量就保持不变。
在前馈调节中。
设有被调量的反馈信号，所以系统是非闭环的，因此也称开环调节系统。
前馈调节系统的特点是，其调节速度大于偏差调节，可以有效地抑制被调量的变化；没有被调量反馈作用，调节结束后不能保证被调量等于给定值。
这种系统实际上不能单独应用，但在反馈系统中加入前馈调节，可以提高调节质量。
（3）前馈—反馈调节系统。
这种系统针对主要扰动采用前馈调节，调节性能大为改善，反馈调节可消除被调量的稳态。
二、自动调节系统的过渡过程
1、系统的静态和动态
在自动调节系统中，把被调量不随时间变化的平衡状态称为系统的静态，把被调量随时间变化的不平衡状态称为系统的动态。
系统处于静态时，各参数的变化率为零，即参数保持不变。
当系统受到干扰作用静态被破坏了时，调节器等自动调节装置会改变调节参数以克服干扰作用的影响，使系统恢复平衡。
2、系统的过渡过程
自动调节系统处于动态时，被调参数随时间变化的过程称为自动调节系统的调节过程或过渡过程，即系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程。
在过渡过程中，被调量随时间变化的曲线称为过渡过程曲线，它是分析对象动态特性的曲线，对于一个自动调节系统，不管是在设计、还是在运行阶段，评价系统质量的依据主要是系统的过渡过程。
在生产过程中出现的干扰没有固定形式，属于随机性质。
在分析和设计过程中，为了安全和方便，通常假设一些典型的干扰形式，其中最常用的是阶跃干扰。
阶跃干扰就是当t=t c 时，在系统的输人端突然加上一个阶跃信号。
并保持不变。
如果一个系统能很快地克服阶跃干扰的影响，那么其他形式干扰的影响就不难克服。
另外，这种干扰简单，容易实现，便于分析、实验和计算。
对于不同的调节系统，往往是在相同的阶跃输人作用下，比较它们的输出信号(被调量)的变化情况，从而比较调节过程的优劣。
最理想的情况是调节后被测量很快回到给定值上，
但实际上是办不到的，一般被调量表现为衰减振荡过程。
1.稳定的调节过程
生产过程受到扰动后，经过调节能够达到新的平衡状态，即被调量能够达到新的稳定数值一，此调节过程为稳定的调节过程。
稳定调节过程又分为衰减振荡和非周期过程两种。
衰减振荡过程，被调量要经过几次波动才能衰减而趋于稳定；非周期过程，被调量没有波动就平稳缓慢地回到给定值，或者被调量与给定值之差值在允许范围内。
2.不稳定的调节过程
如果被调量是振荡的，那么调节过程为不稳定的调节过程。
发散振荡过程，被调量随时间的增长而无限增加，并激烈地波动，这是人们不希望的；等幅振荡过程，被调量始终以某一幅值上下波动，这种过程也是不好的。
3、调节系统的品质指标
从生产过程的要求看，希望自动调节系统能随时保证被调量和给定值相等，不受任何干扰的影响，而事实上在调节过程中被调量总是要发生变化的。
那么，衡量一个调节过程，一般用稳定性、准确性和快速性三个指标来衡量。
1.稳定性
通常用衰减率这个概念来定量表示调节系统的稳定性。
衰减率是指每经过一个周期，被调量波动幅值衰减的百分数。
2.准确性
调节过程的准确性可以用被调量的动态偏差和稳态偏差来表示。
（1）动态偏差。
动态偏差是指整个调节过程中被调盘偏离给定值的最大短期偏差，即被调量的第一个波峰高度。
动态偏差越大，偏差时间越长，系统离开规定的生产状态就越远。
（2）稳态偏差。
稳态偏差是指调节过程结束后，被调重与给定值的长期偏差，也称之残余偏差或简称余差，其值可为正，也可为负。
一般，调节系统的稳态偏差愈小愈好，但也不能一概而论，要看具体情况而定。
3.快速性
（1）过渡时间。
从阶跃扰动作用起至被调对象建立新的平衡状态止，这段时间叫做过渡时间。
严格地讲，被调童完全达到新的稳定值需要很长的时间。
实际上，由于仪表灵敏度的限制，当被调量靠近稳定值时，仪表指示值就基本不改变了。
所以在可测量的区域内，在稳定值上下规定一个小的范围，当仪表指示值进人这一范围而不再越出时，就可认为被调量已达到稳定值。
（2）振荡周期或频率。
过渡过程曲线上从第一个波峰到第二个波峰之间的时间叫做周期，周期的倒数称为频率。
在保证一定的衰减率的条件下，一般希望周期越短越好。
周期短就意味着过渡过程时间短，调节的快速性好。
