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自动控制理论目录 第一章 引论 第二章 控制系统的数学模型 第三章 时域分析法 第四章 根轨迹法 第五章 频域分析法 第六章 控制系统的校正 第一章 引 论 § 1-1 控制系统的基本形式 § 1-1 控制系统的基本形式 1.人力控制的热力系统 2. 自动控制的热力系统 比较： 上述人工和自动控制系统的工作原理相似点： 眼睛＝测量装置（传感器） 头脑＝自动控制器 肌体＝执行机构  在没有人参与的情况下，利用控制装置使被控对象或过程能自动地按预定规律运动。 一、 闭环控制系统： 凡是系统输出信号对控制作用有直接影响的系统叫闭环控制系统。 闭环系统的两个特点  1.它有主通道（前向通道）和反馈通道  2.系统是采用差值进行控制的 二、 开环控制系统 输入量 控制器 对象或过程 输出量 （单通道） 例： 洗衣机：浸泡，洗涤，漂清，脱水依次进行，无需对输出信号（衣服的清洁程度）进行测量。 十字路口的交通灯 绿（20秒） 黄（2秒） 红（15秒），此系统不是反馈系统。若系统能够自动测量交通的流量，从而调整红绿灯持续的时间，则是闭环。 三、开环与闭环的比较 前述的温度控制系统改成改成开环系统：隔一段时间就放入一些蒸汽加热，就不如闭环的精确，因为有各种干扰的存在（环境温度、用热水的量）。 由此可见：闭环不易受各种干扰的影响，保持输出的精确，而开环不行。 但： 闭环稳定性是一个重要的问题，很可能振荡。而开环不存在这个问题。开环简单。 因此：当系统在无法预测的扰动或参数变化时，闭环才有优越性。 § 1-2 自动控制系统的类型 一、线性和非线性系统 组成系统的元器件特性均为线性，能用线性常微分方程描述其输入输出关系的，为 线性系统 （系统响应特征与初始状态无关） 只要有一个元器件的特性不能用线性方程来描述，即为 非线性系统 （死区，饱和，间隙） 严格的讲，实际上不存在严格的线性系统，但是只要非线性不严重，能等效成为线性，均可认为是线性。 其中，解决线性和非线性的分析方法是不一样的。 二、连续系统和离散系统 连续——系统各部分的输入输出信号都是连续函数的模拟量 离散——系统的部分信号是一数字脉冲和数码形式传递的。 如用数字计算机和数字控制的系统——数字控制系统 三、随动系统（伺服系统）和恒值系统（自动调整系统） 随动——给定量是在频繁或是缓慢变化的，要求输出信号以一定的准确性跟随输入量变化，即自动跟踪。 恒值控制——给定量是一定的，控制任务是保证输出为一不变的常数，在外界干扰偏离这一数值时，能自动恢复到原定值，如恒温，恒压，恒速。 ※这两种系统在分析和设计时的理论方法是一样的。 四、其他 单输入输出——经典控制理论 多输入输出——需现代控制理论 智能控制系统 （ 1）自学习系统（学习控制系统） 人工调节系统中，操作者会不断补充经验，学习怎样操作能最好达到目的，用一个交好的控制器代替人脑后，也会遇到相同的问题 （2）自适应系统 系统能随环境条件或结构不可预计的变化，自行调整或修改系统参数，（动态特性随时识别），使系统的可靠性增加。 （3）模糊控制系统：采用了模糊控制理论 例1：自动液位控制装置如图，说明工作原理并画出方框图。 § 1-3 对控制系统的要求 评价一个控制方案的好坏，有以下几个方面：稳、准、快。 稳——稳定性要好。 准——精度要高。 快——跟踪速度要快，到达稳定的时间要短。 * * § 1-2 自动控制的类型 § 1-3 对控制系统的要求 *一些术语 排冷凝水 冷水 蒸汽 热水 温度计 温度计 热水 排水 控制阀 蒸汽 热水 冷水 温度传感器 希望温度 将时间温度与希望温度进行比较，如不到，则开启控制阀。误差越大，开度越大；反之则关闭控制阀，达到控制温度。 自动控制器 自动控制定义： 输入量 × 对象或过程 测量元件 输出量 控制器 闭环控制系统原理框图 形式1 定义： 或：闭环控制系统就是 反馈控制系统（多通道） 控制原理：输入信号与反馈信号之差-----误差信号加到控制器上，使系统朝着减少误差的方向发展（用误差控制） 定义： 输出量对系统控制作用没有影响的控制系统。 形式2 返回 杠杆调节器 浮子 阀门 水箱 希望高度 实际高度 发散（不好） 收敛（好） 不好 好 0 t C(t) 希望值 稳 t C(t) 0 准 希望值 好 t C(t) 0