自动控制原理常用名词解释知识分享

自动控制原理常用名

词解释

词汇

第一章

自动控制 ( Automatic Control) ：是指在没有人直接参与的条件下，利用控制装置使被控对象的某些物理量（或状态）自动地按照预定的规律去运行。

开环控制 ( open loop control )：开环控制是最简单的一种控制方式。它的特点是，按照控制信息传递的路径，控制量与被控制量之间只有前向通路而没有反馈通路。也就是说，控制作用的传递路径不是闭合的，故称为开环。

闭环控制 ( closed loop control) ：凡是将系统的输出量反送至输入端，对系统的控制作用产生直接的影响，都称为闭环控制系统或反馈控制 Feedback Control 系统。这种自成循环的控制作用，使信息的传递路径形成了一个闭合的环路，故称为闭环。

复合控制 ( compound control ）：是开、闭环控制相结合的一种控制方式。

被控对象：指需要给以控制的机器、设备或生产过程。被控对象是控制系统的主体，例如火箭、锅炉、机器人、电冰箱等。控制装置则指对被控对象起控制作用的设备总体，有测量变换部件、放大部件和执行装置。

被控量 (controlled variable ) ：指被控对象中要求保持给定值、要按给定规律变化的物理量。被控量又称输出量、输出信号。

给定值 (set value ) ：是作用于自动控制系统的输入端并作为控制依据的物理量。给定值又称输入信号、输入指令、参考输入。

干扰 (disturbance) ：除给定值之外，凡能引起被控量变化的因素，都是干扰。干扰又称扰动。

第二章

数学模型 (mathematical model) ：是描述系统内部物理量（或变量）之间动态关系的数学表达式。

传递函数 ( transfer function) ：线性定常系统在零初始条件下，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比，称为传递函数。

零点极点 (z ero and pole) ：分子多项式的零点（分子多项式的根）称为传递函数的零点；分母多项式的零点（分母多项式的根）称为传递函数的极点。

状态空间表达式 (state space model) ：由状态方程与输出方程组成，状态方程是各状态变量的一阶导数与状态、输入之间的一阶微分方程组。输出方程是系统输出与状态、输入之间的关系方程。

结构图 (block diagram) ：将传递函数与第一章介绍的定性描述系统的方框图结合起来，就产生了一种描述系统动态性能及数学结构的方框图，称之为系统的动态结构图。

信号流图 (signal flow diagram) ：是表示复杂控制系统中变量间相互关系的另一种图解法，由节点和支路组成。

梅逊公式 (Mason's gain formula) ：利用梅逊增益公式，可以直接得到系统输出量与输入变量之间的传递函数。

第三章

时域 (time domain) ：一种数学域，与频域相区别，用时间 t 和时间响应来描述系统。

一阶系统 ( first order system) ：控制系统的运动方程为一阶微分方程，称为一阶系统。

二阶系统 ( s econd order system) ：控制系统的运动方程为二阶微分方程，称为二阶系统。

单位阶跃响应 ( unit step response) ：系统在零状态条件下，在单位阶跃信号作用下的响应称单位阶跃响应。

阻尼比ζ (damping ratio) ：与二阶系统的特征根在 S 平面上的位置密切相关，不同阻尼比对应系统不同的运动规律。

性能指标 (performance index) ：系统性能的定量度量。

上升时间 (rise time)t r ：响应从终值 10% 上升到终值 90% 所需时间；对有振荡系统亦可定义为响应从零第一次上升到终值所需时间。上升时间是响应速度的度量。

峰值时间 (peak time)t p ：响应超过其终值到达第一个峰值所需时间。

调节时间 (response time) t s ：响应到达并保持在终值内所需时间

超调量(percent overshoot) σ % ：响应的最大偏离量 h(t p ) 与终值h( ∞ ) 之差的百分比。

稳定性 (stability) ：稳定性只由结构、参数决定，与初始条件及外作用无关。系统工作在

平衡状态 , 受到扰动偏离了平衡状态，扰动消失之后，系统又恢复到平衡状态，称系统是稳定的。稳定是系统正常工作的先决条件。

劳斯判据 (Routh stability criterion) ：判断系统的闭环稳定性的一种代数判据。

稳态误差 ( steady state error) ：态误差是指稳态响应的希望值与实际值之差，它是衡量系统最终控制精度的重要性能指标。

状态变量 (state variables) ：指描述系统的变量集合。

状态转移矩阵 (state transition matrix) ：可完全描述系统零输入响应的矩阵指数函数。

第四章

根轨迹 (root locus) ：是指开环系统某个参数由 0 变化到∞，闭环特征根在 s 平面上移动的轨迹。

根轨迹方程 (magnitude and phase equations) ：根轨迹所应满足的方程，称根轨迹方程。由相角方程和幅值方程组成。

参数根轨迹 (parameter root locus) ：如果系统的可变参数不是增益 ( 根轨迹 K* 或开环增益 K) 而是系统的其它参数时，此时的根轨迹叫参数根轨迹。

零度根轨迹 (0 o root locus) ：在某些情况下，相角方程右边相角的主值将不再是 180 o ，而是 0 o ，将这种根轨迹叫零度根轨迹。

第五章

频域 (frequency domain) ：一种数学域，与时域相区别，用频率和频率响应来描述系统。

频率特性 (frequency response characteristics) ：对于线性系统来说，当输入信号为正弦信号时，稳态时的输出信号是一个与输入信号同频率的正弦信号，不同的只是其幅值与相位，且幅值与相位随输入信号的频率不同而不同。输出与输入的幅值比随频率变化的函数称为幅频magnitude-frequency 特性，输出与输入的相位差随频率变化的函数称为相频 phase-frequency 特性。两者合称频率特性。

幅相曲线 (magnitude and phase diagram) ：对于一个确定的频率，必有一个幅频特性的幅值

和一个幅频特性的相角与之对应，幅值与相角在复平面上代表一个向量。当频率ω从零变化到无穷时，相应向量的矢端就描绘出一条曲线。这条曲线就是幅相频率特性曲线，简称幅相曲线。

对数频率特性曲线 (Bode diagram) ：又称为伯德图（曲线），其横坐标采用对数分度，对数幅频曲线的纵坐标的单位是分贝，记作 dB ，对数相频曲线的纵坐标单位是度。

最小相位 ( 相角 ) 系统 (minimum phase system) ：零点、极点均在 s 平面的左半平面的系统。

奈奎斯特稳定判据 (Nyquist stability criterion) ：简称奈氏判据，是根据开环频率特性曲线判断闭环系统稳定性的一种简便方法。

稳定裕度 (stability margin) ：表征系统稳定程度的指标，包括幅值裕度 magnitude margin 和相角裕度 phase margin g 。

第六章

校正 (Compensation) ：改变或调节控制系统，使之能获得满意的性能。

超前网络 (Phase-lead network) ：具有相角超前特性的网络称超前网络。

迟后网络 (Phase-lag network) ：具有相角迟后特性的网络称超前网络。

串联校正 (Cascade compensation) ：将校正装置接在测量点之后和放大器之前，串接于系统前向通道中，称串联校正。

第七章

非线性系统 (non-linear system ) ：只要系统中包含一个或一个以上具有非线性静特性的元件，即称为非线性系统。

描述函数 (describing function ) ：非线性元件稳态输出的基波分量与输入正弦信号的复数比定义为非线性环节的描述函数。

自激振荡 (Sustained oscillation) ：非线性系统在没有外界周期变化信号的作用下，系统中能产生具有固定振幅和频率的稳定的周期运动，称为自激振荡。

相平面 (phase plane) ：以状态变量为横坐标，以其一阶导数为纵坐标组成的直角坐标平面称为相平面。

第八章

离散控制系统 (Discrete-Time Control System) ：系统中有一处或多处为离散信号的系统称离散系统。

采样与复现 (sampling and reconstructing ) ：把连续信号变换为脉冲序列的过程称采样过程；将离散信号转换复原成连续信号的过程称信号复现过程。

零阶保持器 ( zero-order holder ) ：零阶保持器把采样时刻 kT 的采样值恒定不变地保持到下一个采样周期 (k+1)T 。

z 变换 (z-transform) ：从 s 域到 z 域的变换。

脉冲传递函数 (transfer function ) ：线性定常离散系统在零初始条件下，离散输出信号的 z 变换与离散输入信号的 z 变换之比，称离散系统的脉冲传递函数。

z 平面 (z-plane) ：水平轴为 z 的实部、垂直轴为 z 的虚部的复平面。