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三个注意事项：1、理解概念，如反馈2、牢记公式，如拉氏变换3、作业与例题核心是：检测偏差、消除偏差自我修正第1章控制系统的基本概念目录1.1控制系统的工作原理及其组成1.1.1工作原理1.1.2开环控制和闭环控制1.1.3闭环控制系统的组成1.2控制系统的基本类型1.2.1按输入量的特征分类1.2.2按系统中传递信号的性质分类1.3对控制系统的基本要求1.4控制工程发展概况基础知识分析方法基本概念控制系统结构体系控制系统数学模型控制工程基础时域分析频域分析系统稳定性判据工程应用系统性能指标系统设计与校正第1章控制系统的基本概念1.1控制系统的工作原理及其组成控制工程是应用控制理论及技术，满足和实现现代工业、农业以及其他社会经济等领域日益增长的自动化、智能化需求。工业：数控机床农业：稻田自动供排水装置（友谊农场）军事：无人机人工控制自动控制1.1控制系统的工作原理及其组成人工控制依靠人的主观经验，克服外界的干扰，达到预期的目标自动控制依靠测量装置和控制器，通过执行机构实现预期工作目的实现恒温控制有人工控制和自动控制两种办法。图1.1为人工控制的恒温箱简图。图1.1人工控制的恒温箱人工控制的任务是克服外界干扰（如环境温度变化，等等），保持箱内温度恒定，以满足物体对温度的要求。操作者可以通过调压器改变通过加热电阻丝的电流，以达到控制温度的目的。箱内温度是由温度计测量的。人工调节过程可归结如下：(1)观测由测量元件（温度计）测出的恒温箱内的温度被控制量）。   (2)与要求的温度值（给定值）进行比较，得出偏差的大小和方向。  (3)根据偏差的大小和方向再进行控制。当恒温箱内温度高于所要求的给定温度值时，就移动调压器使电流减小，温度降低。若温度低于给定的值，则移动调压器，使电流增加，温度升到正常范围。   第1章控制系统的基本概念1.1控制系统的工作原理及其组成控制系统本质：检测偏差，消除偏差测量装置执行器控制器自动控制第1章控制系统的基本概念1.1控制系统的工作原理及其组成图1.2恒温箱的自动控制系统恒温箱的所需温度由电压信号u1给定。箱内温度由测量元件——热电偶，把温度转换成对应的电压信号u2u2反馈回去与给定信号u1相比较温度的偏差信号为Δu=u1-u2经放大器，控制电动机作出相应的动作（转速和方向），从而通过传动装置拖动调压器动触头。当温度偏高时，动触头向着减小电流的方向运动，反之加大电流，直到温度达到给定值为止。电动机停转条件：偏差信号Δu=0。这样就完成了所要求的控制任务。而所有这些装置便组成了一个自动控制系统。自动控制系统与人工控制系统 测量装置————人的眼睛 控制器————人脑 执行机构————人手它们的共同特点：要检测偏差，并用检测到的偏差去纠正偏差。因此，没有偏差就不会有控制调节过程。给定量又称系统的输入量，被控制量也称系统的输出量。输出量的返回过程称为反馈，它表示输出量通过测量装置将信号的全部或一部分返回输入端，使之与输入量进行比较。比较产生的结果称为偏差。在人工控制中，这一偏差是通过人眼观测后，由人脑判断、决策得出的；而在自动控制中，偏差则是通过反馈，由控制器进行比较、计算产生的。自动控制将检测偏差、再纠正偏差过程自动化。控制系统的工作原理如下：(1)检测输出量的实际值。(2)将实际值与给定值（输入量）进行比较得出偏差值。(3)用偏差值产生控制调节作用去消除偏差。这种基于反馈原理、通过“检测偏差再纠正偏差”的系统称为反馈控制系统。作为反馈控制系统至少应具备测量、比较（或计算）和执行三个基本功能。     控制系统的控制过程可以用系统的职能框图清晰而形象地表示。代表比较元件 箭头代表作用方向 职能框代表环节图1.3恒温箱温度自动控制系统职能框图1.1.2开环控制和闭环控制1.开环控制系统如果系统只是根据输入量和干扰量进行控制，而输出端和输入端之间不存在反馈回路，输出量在整个控制过程中对系统的控制不产生任何影响，这样的系统称为开环控制系统。图1.4所示的数控机床进给系统，由于没有反馈通道，所以是一个开环控制系统。系统的输出量仅受输入量的控制。图1.4数控机床的开环控制系统开环系统的控制精度较低。但是如果组成系统的元件特性和参数值比较稳定，而且外界的干扰也比较小，则这种控制系统也可以保证一定的精度。开环控制系统的最大优点是系统简单，一般都能稳定可靠地工作，因此对于要求不高的系统可以采用。                  滑动台面系统（开环系统）2.闭环控制系统如果系统的输出端和输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程产生直接影响，这种系统称为闭环控制系统。反馈控制系统必是闭环控制系统。闭环控制系统的突出优点是控制精度高，不管遇到什么干扰，只要被控制量的实际值偏离给定值，闭环控制就会产生控制作用来减小这一偏