自动控制系统的基本认识
自控系统 介绍文案
自控系统介绍文案
自控系统是一种自动化的控制系统，它能够通过传感器、控制器和执行器等设备，实现对被控对象的自动控制和调节。
自控系统广泛应用于各个领域，如工业、航空、军事等，为我们的生活和生产带来了极大的便利。
自控系统的基本原理是通过传感器实时监测被控对象的状态，并将这些状态信息传输给控制器。
控制器根据预设的算法和规则，对接收到的状态信息进行处理和分析，生成控制指令。
然后，执行器根据控制指令对被控对象进行调节和操作，使其达到预设的目标状态。
自控系统的优点在于其高度的自动化和智能化。
通过自控系统，我们可以实现对被控对象的精确控制和调节，提高生产效率和质量。
同时，自控系统还可以实现对环境的实时监测和预测，为我们的决策提供科学依据。
自控系统的应用领域非常广泛。
在工业领域，自控系统可以应用于生产线的自动化控制、设备的远程监控和维护等。
在航空领域，自控系统可以应用于飞机的自动驾驶、飞行姿态的调整等。
在军事领域，自控系统可以应用于导弹的制导、火炮的自动瞄准等。
总之，自控系统是一种非常重要的自动化控制系统，它为我们的生活和生产带来了极大的便利和效益。
随着科技的不断发展，自控系统的功能和应用范围也在不断扩展和深化。
我们相信，未来的自控系统将会更加智能化、高效化，为我们的生活和生产带来更多的惊喜和便利。
自动控制系统的基本认识 PPT
智能建筑：
通信 电梯 供水 通风 空调 安防 抄表 …
工业机器人：
其他机器人：
排爆
步行
灵巧手
吹笛
拉提琴
足球比赛
自动控制的应用领域
• 军事工业 • 航空航天 • 制造业 • 机器人 • 流程工业
钢铁、石化、 造纸、制药等
• 电子工业 • 家用电器
• 交通系统，楼宇系统，经济系统，社会系统 …
自控系统的特点： <1>从信号传送看：c(t)经测量后回到输入端，构成
闭环，具有反馈形式，且为负反馈。 <2>从控制作用的产生看：由偏差产生的控制作用使
系统沿减小或消除偏差的方向运动—偏差控制。
自动控制系统的常用术语
二、常用术语及符号 1）输入量（指令）v(t)——来自反馈系统之外的对系统所施
加的控制作用。 2）参考输入r(t)——输入元件的输出，它是系统的实际输入
二、闭环控制系统：
第一章 自动控制概论
• 定义：闭环控制——被控量与给定值比较后用 其偏差对系统进行控制。亦称反馈控制。
• 特点：不论什么原因使被控量偏离期望值而出 现偏差时，必定会产生一个相应的控制作用去 减小或消除这个偏差，使被控量与期望值趋于 一致。需要控制的是c(t)、而测量的是c(t)对r(t) 的偏差。只要c(t)出现偏差，系统就自行纠正。
<3>测量(反馈)元件：其职能是检测被控制量的物理量。 如测速机、热电偶、自整角机、电位器、旋转 变压器、浮子等。
基本组成（续）
第一章 自动控制概论
<4>放大元件：其职能是将比较元件给出的偏差 信号进行放大，用来推动执行元件去控制受 控对象。如：晶体管、集成电路、晶闸管等 组成的电压、功率放大器。
自动控制系统名词
自动控制系统名词
自动控制系统是一种能够自动调节和控制设备、过程或系统的机制。
它使用各种传感器、控制器和执行器来实现对被控对象的监测、分析和操作。
在自动控制系统中，传感器用于检测被控对象的状态或参数，如温度、压力、流量等，并将其转换为电信号或数字信号。
控制器接收这些信号，并使用预定的控制算法进行处理，以确定所需的控制动作。
执行器则根据控制器的指令，对被控对象进行实际的操作，如调节阀门开度、改变电机转速等。
自动控制系统的目标是实现被控对象的稳定运行、精确控制和优化性能。
它可以应用于各种领域，如工业生产、航空航天、交通运输、能源管理、环境保护等。
常见的自动控制系统包括反馈控制系统、前馈控制系统、比例积分微分（PID）控制系统等。
它们的设计和实现需要考虑到被控对象的特性、控制要求、传感器和执行器的性能以及控制算法的选择。
自动控制系统的优点包括提高生产效率、降低劳动强度、提高产品质量、增强安全性和可靠性等。
它的发展和应用对于现代工业和社会的进步起到了重要的推动作用。
通俗易懂 自动控制原理
通俗易懂自动控制原理
自动控制原理是指通过使用各种控制设备和技术，实现对系统或过程进行自动
监测、调节和控制的原理。
它在各个领域都得到了广泛应用，如工业自动化、交通运输、航空航天等领域。
本文将从通俗易懂的角度，对自动控制原理进行解释。
自动控制原理的核心是建立一个控制系统，该系统包括传感器、执行器、控制
器和反馈机制。
传感器用于监测系统的状态或变量，例如温度、压力、速度等。
执行器则根据控制信号来实施相应的操作，例如开关、阀门、电机等。
控制器是系统的大脑，根据传感器的反馈信息和预设的目标，生成控制信号并发送给执行器。
反馈机制用于将系统的实际输出与预期输出进行比较，从而进行误差修正。
在自动控制原理中，最常用的控制方法是反馈控制。
它基于系统的反馈机制，
通过不断比较实际输出与预期输出的差异，来调节执行器的操作以达到控制目标。
反馈控制具有稳定性好、动态响应快的特点，广泛应用于工业自动化和其他领域。
另外，自动控制原理还涉及到一些重要的概念和理论，例如控制系统的开环和
闭环，控制系统的稳定性分析，以及控制系统的频率响应等。
这些概念和理论为实现有效的自动控制提供了基础。
总之，自动控制原理是一门重要的学科，它通过使用各种控制设备和技术，实
现对系统或过程的自动监测、调节和控制。
通过合理应用自动控制原理，可以提高生产效率，降低人力成本，并且在提高系统稳定性和响应速度方面发挥着重要作用。
在不同领域的实际应用中，自动控制原理的应用将继续发展和完善，为人们提供更高效、安全和可靠的控制方法。
自动控制原理课件：自动控制系统概述
本章思考题：
• 自动控制的实质是什么？ • 闭环控制的结构使得其具有哪些优缺点？ • 对自动控制系统的基本要求有哪些？
随动系统与自动调整系统 线性系统与非线性系统 连续系统和离散系统 单输入单输出系统和多输入多数出系统
1.5 自动控制系统的基本要求 稳定性 稳态性能指标 暂态性能指标
经典控制理论的主要分析方法:时域分析，频域分析
1.6 控制系统数字仿真实践的必要性
进行数字仿真实 验在某种意义上比理 论和试验对问题的认 识可以更为细致，不 仅可以了解问题的结 果而且可以通过设定 仿真条件等方式连续 动态、重复地显示控 制系统发展演化的中 间过程，方便了解直 观试验不易观测到的 整体与局部细节过程。
自动控制系统概述
目 录
CONTENTS
1.1 引言 1.2 开环控制和闭环控制 1.3 闭环自动控制系统的基本组成 1.4 自动控制系统的分类 1.5 自动控制系统的基本要求 1.6 控制系统数字仿真实践的必要性
1.1 引言
自动控制的基本概念
自动控制 自动控制是在没有人的直接干预下，利用物理装置对生产设备和
闭环控制的特点
控制器与被控对象之间既有信号的正向作用，又 有信号的反馈作用。
优点：抗干扰能力强，稳态精度高、动态性能好等。
缺点：设计不合理时，将出现不稳定。在开控制器 2-控制对象 3-检测装置
1.3 闭环自动控制系统的基本组成
1.4 自动控制系统的分类
工艺过程进行合理的调节，使期望的物理量保持恒定，或者按照一定 的规律变化。
自动控制系统 自动控制系统是为实现某一控制目标所需要的所有物理部件的有
机组合体。
1.2 开环控制和闭环控制
图1-1 电炉加热系统 1-控制器（调压器） 2-被控对象（电炉箱）
自动化控制的认识
自动化控制的认识引言概述：自动化控制是一种通过自动化技术实现对系统、设备或者流程的控制和调节的方法。
随着科技的不断发展，自动化控制在工业生产、交通运输、医疗保健等领域得到广泛应用。
本文将从自动化控制的定义、原理、应用、优势和未来发展等方面进行详细阐述。
一、自动化控制的定义1.1 自动化控制是指通过预先设定好的程序或者算法，使系统在没有人为干预的情况下能够自动运行和调节。
1.2 自动化控制的核心是传感器、执行器和控制器，传感器用于采集系统的状态信息，控制器根据传感器信息进行决策，执行器用于执行控制器下达的指令。
1.3 自动化控制的最终目的是提高生产效率、降低成本、提高产品质量和保证生产安全。
二、自动化控制的原理2.1 自动化控制的原理基于反馈控制，即系统通过不断采集和比对实际输出与期望输出之间的差异，调节控制器的输出，使系统稳定在期望状态。
2.2 自动化控制的实现需要依靠传感器实时采集系统的状态信息，控制器根据这些信息进行计算和决策，执行器执行控制器下达的指令。
2.3 自动化控制的原理也包括开环控制和闭环控制两种方式，闭环控制更加稳定和精确，但也更加复杂和昂贵。
三、自动化控制的应用3.1 工业生产领域是自动化控制的主要应用领域，包括自动化生产线、机器人技术、PLC控制等。
3.2 交通运输领域也广泛应用自动化控制技术，如自动驾驶汽车、交通信号控制系统等。
3.3 医疗保健领域的自动化控制应用包括医疗设备、远程医疗等，提高了医疗效率和准确性。
四、自动化控制的优势4.1 自动化控制可以提高生产效率，减少人力成本，降低产品缺陷率。
4.2 自动化控制可以实现24小时不间断生产，提高生产连续性和稳定性。
4.3 自动化控制可以减少人为因素的干扰，提高生产安全性和稳定性。
五、自动化控制的未来发展5.1 未来自动化控制将更加智能化，结合人工智能、大数据等技术，实现更加智能、自适应的控制系统。
5.2 未来自动化控制将更加网络化，实现远程监控、远程操作，提高生产的灵便性和便利性。
自动控制原理基本知识点
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。
自动化控制的认识
自动化控制的认识自动化控制是一种通过使用各种技术和设备来实现对系统或过程的自动监控和调节的方法。
它可以提高生产效率，减少人为错误，降低成本，并提高产品质量和稳定性。
在本文中，我们将详细介绍自动化控制的概念、原理、应用和优势。
一、概念自动化控制是指通过使用各种控制系统，如计算机、传感器、执行器和人机界面等，对系统或过程进行监测、测量和调节，以实现自动化运行和优化控制的过程。
它可以应用于各个领域，包括工业生产、交通运输、能源管理、环境保护等。
二、原理自动化控制的原理是基于反馈控制系统。
它包括三个主要组成部分：传感器、控制器和执行器。
传感器用于监测和测量系统的状态和参数，将数据传输给控制器。
控制器根据接收到的数据进行计算和决策，并发送控制信号给执行器。
执行器根据控制信号来调节系统或过程的操作，使其达到预定的目标。
三、应用自动化控制广泛应用于各个行业和领域。
在工业生产中，它可以用于控制生产线的运行、机器的操作和产品的质量。
在交通运输中，自动化控制可以用于控制交通信号灯、地铁列车和无人驾驶汽车等。
在能源管理方面，它可以用于控制发电厂的运行、电网的稳定和能源的分配。
在环境保护中，自动化控制可以用于监测和调节空气质量、水质和垃圾处理等。
四、优势自动化控制具有许多优势。
首先，它可以提高生产效率和质量，减少人为错误和损失。
其次，它可以降低成本，节约人力资源和能源消耗。
此外，自动化控制还可以提高工作环境的安全性和可靠性，减少工伤事故的发生。
最后，它可以实现远程监控和操作，提高工作的灵活性和便利性。
总结：自动化控制是一种通过使用各种技术和设备来实现对系统或过程的自动监控和调节的方法。
它的原理是基于反馈控制系统，包括传感器、控制器和执行器三个主要组成部分。
自动化控制广泛应用于工业生产、交通运输、能源管理和环境保护等领域。
它具有提高生产效率和质量、降低成本、提高安全性和可靠性以及实现远程监控和操作的优势。
通过自动化控制，我们可以实现更高效、更可靠和更安全的系统运行。
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第一章 自动控制概论
基本组成（续）
<4>放大元件：其职能是将比较元件给出的偏差
信号进行放大，用来推动执行元件去控制受
控对象。如：晶体管、集成电路、晶闸管等
组成的电压、功率放大器。
<5>执行元件：其职能是直接推动受控对象，使
其被控量发生变化。如：阀门、电机、液压
马达等。
第一章 自动控制概论
基本组成（续）
自动控制原理
设和航空航天事业等领域中获得广泛应用。
比如：人造地球卫星的 发射成功与安全返回。
导弹的准确击中目标， 雷达系统的准确跟踪目标；
交通系统：
• 安全、快捷、舒适、准点
钢 铁 生 产
制造系统：
数控机床
加工生产线
自动包装机器人
自动码垛机器人
家用电器：
• 电扇：控制转 速 • 洗衣机：控制水位、强弱、时间 等 • 电冰箱、空调、电饭煲：控制温度
线性控制系统
连续控制系统
非线性控制系统
离散控制系统
现代控制（1950--Now ）
美国MIT 的Servomechanism Laboratory 研 制出第一台数控机床(1952)；
美国George Devol研制出第一台工业机器人 样机(1954) ，两年后，被称为机器人之父的 Joseph Engelberger（约瑟夫·恩格伯格 ） 创立了第一家机器人公司：Unimation；
第一章 自动控制概论
二、闭环控制系统：
1. 定义：闭环控制——被控量与给定值比较后用 其偏差对系统进行控制。亦称反馈控制。
2. 特点：不论什么原因使被控量偏离期望值而出 现偏差时，必定会产生一个相应的控制作用去 减小或消除这个偏差，使被控量与期望值趋于 一致。需要控制的是c(t)、而测量的是c(t)对r(t) 的偏差。只要c(t)出现偏差，系统就自行纠正。
智能建筑：
通信 电梯 供水 通风
空调
安防
抄表
…
工业机器人：
其他机器人：
排爆
步行
灵巧手
吹笛
拉提琴
足球比赛
自动控制的应用领域
• • • • • 军事工业 航空航天 制造业 机器人 流程工业 钢铁、石化、 造纸、制药等
• 电子工业 • 家用电器 • 交通系统，楼宇系统，经济系统，社会系统 …
控制的定义
出水量 要求水位 实际水位
电位器连杆比较
〉
电机
阀门
水池
<控制器>
浮子
图1－4水位自动控制系统方框图
由于存在输出量反馈，上述系统能在存在无 法预计扰动的情况下，自动减少系统的输出 量与参考输入量（或者任意变化的希望的状 态）之间的偏差，故称之为反馈控制。 显然： 反馈控制建立在偏差基础上，其控制 方式是“检测偏差再纠正偏差”。
浮子测出实际水位，与要求的水位比较。然后得出偏
差再由调节元件根据偏差的大小和正负产生控制信号。 最后由执行元件根据信号产生控制作用。如图1-3所示。
进水 + 连 杆 实 际 水 位 浮子
M 电机
<
出水
图1－3 水位自动控制系统原理图
第一章 自动控制概论
自动控制
在此：浮子测水位，由连杆和电位器进行比较：浮子低则 电位器上得到正电压，经放大后使电机向进水阀门开大的方向 旋转；反之，当浮子高时，电位器上得到负电压，电机向阀门 关小的方向旋转；若水位正好，则电位器上电压为零，电机不 转，阀门不动。
第一章 自动控制概论
1. 2 人工控制和自动控制
控制系统可以由人工控制，也可以采用自动控制。
1.2.1 人工控制
进水 要求水位 实际 水位 水 池 出水
图1－1 水位人工控制原理图
如图1－1所示， 水位保持系统。
第一章 自动控制概论
人工控制
若要求在出水量随意的条件下，保持水位高度不变： 操作人员需先测实际水位，并在脑子中与要求的水位进
二、控制系统的传递方框图
测量信号与给定信号通过相加点叠加，符号代表信 号的极性。 扰动信号
给定信号
调节器 测量信号
执行机构 检测仪表
对象
被调参数
闭环控制系统结构图
二、控制系统的传递方框图
尽管实际控制系统元器件各不相同 , 但概括起来一般都应 包括以下几个基本环节
输入 输出
1
2
3
4
7
5
6
1.给定环节 2.比较环节 3.校正环节 4.放大环节 5.执行机构 6.控制对象 7.检测装置 控制系统结构框图
第一章 自动控制概论
开环控制系统（续）
1. 例如：直流电机开环调速系统如图1－7所示。
+
ug
功 放
+
Ua
负载
-
n
ug
功放
ua
电动机
图1－7 开环直流调速系统
n
第一章 自动控制概论
开环控制系统（续）
给定电压放大后得到电枢电压ua，从而控制
转速n。 改变ug→ua改变→n改变，ug与n一一对
应。但是，当负载变化时（干扰量），会使n改
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第一章 自动控制概论
如水位自动控制系统：
比较元件
进水 + 连 杆
测量 元件
实 际 水 位 浮子
输出量
M 电机
干扰 信号
出水
<
受控对象
图1－3 水位自动控制系统原理图
第一章 自动控制概论
干扰量
给定量 被控量 受控对象
控制器
自控系统
图1－5 自动控制系统
二、控制系统的传递方框图
在研究自动控制系统时，为便于分析和描 述，将系统按基本组成部分分解，并用传 递方块图来表示。
经典控制理论
现代控制理论
以传递函数为基础研 究单输入-单输出一类定 常控制系统的分析与设 计问题。这些理论由于 其发展较早，现已臻成 熟。
以状态空间法为基础， 研究多输入-多输出、时 变、非线性一类控制系 统的分析与设计问题。 系统具有高精度和高效 能的特点。
自动控制理论
经典控制理论 现代控制理论
在控制系统中，如果返回的信息的作用是抵消 输入信息，称为负反馈，负反馈可以使系统趋 于稳定；
若其作用是增强输入信息，则称为正反馈，正 反馈可以使信号得到加强。
自动控制理论的发展概况
按其发展的不同阶段，可把自动控制理论分为 经典控制理论和现代控制理论两大部分。 经典控制理论也就是自动控制原理，是20世纪 40年代到50年代形成的一门独立学科。
n↑
△系统精度高、抗干扰能力强、应用广泛。
家用电冰箱的结构和制冷原理图
• 组成：压缩机、冷却器和散热器，它们之间用一根管道相连。 • 管道里装有一种沸点很低的制冷剂。压缩机在管道的底部，它使 制冷剂不断地在管道里循环。制冷剂流动到狭窄的毛细管时，受 到强大压力，由气态变成液态，通过散热器对外放出热量。当制 冷剂通过较粗的管道组成的冷却器时，由于压力突然降低，制冷 剂由液态立即变为气态，从而吸收电冰箱内的热量，使电冰箱内 的温度降低，达到制冷的效果。
美国的M. E. Merchant 提出计算机集成制造 的概念(1969)；
日本Fanuc 公司研制出由加工中心和工业机 器人组成的柔性制造单元(1976)；
中国批准 863高技术计划，包括自动化领域 的计算机集成制造系统和智能机器人两个主 题 (1986)。
日本安川公司娱乐机械狗 (2001)；
上例中，将系统按基本组成部分分 解：
被控对象 偏差信号 执行机构 F
扰 动 信 号
输入
输出
电位器
放大器
电动机 浮子
减速器
注水阀
水槽
给定信号
测量信号
被控量
二、控制系统的传递方框图
1. 环节（方框）：是构成系统的基本组成部分。 用一个方块表示。 2. 传递方框图：将构成系统的所有环节用有向线 段连接起来所构成的系统结构图。 其中有向线段 表示环节之间的信号传递关系； 指向环节的作用线表示输入； 背向环节的作用线表示输出； 整个系统的输出为被控参数； 整个系统的输入为给定信号和扰动信号；
自动控制系统的常用术语
二、常用术语及符号 1）输入量（指令）v(t)——来自反馈系统之外的对系统所施 加的控制作用。 2）参考输入r(t)——输入元件的输出，它是系统的实际输入 量。
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自动控制系统的组成及常用术语
3）输出量（被控制量）y(t)——被控对象中要求按一定规 律 变化的物理量，它与输入量之间保持一定的函数关系。 4）主反馈信号b(t)——反馈元件的输出。 5）偏差信号e1(t)——比较元件的输出，它等于参考输入与 主反馈信号之差。 6）扰动n(t)——不需要的而又影响系统输出的物理量。它 可 来自系统之外，也可来自系统内部。 7）误差e(t)——希望的或要求的输出量与实际的输出量之 差。
控量，则自控的任务之数学表达式为：使被控量满 足c(t) ≈r(t)。自控系统的组成如1-6图所示。
输入量
输出量
串联校正
放大
执行
受控对象
反馈校正 测量
图1－6 自动控制系统的组成
第一章 自动控制概论
基本组成（续）
<1>给定元件：其职能是给出与期望的被控量相对
应的系统输入量。一般为电位器。
<2>比较元件：其职能是把测量到的被控量实际值 与给定元件给出的输入量进行比较，求出他们 之间的偏差。常用的有差动放大器、机械差动 装置、电桥电路、计算机等。 <3>测量(反馈)元件：其职能是检测被控制量的物理量。 如测速机、热电偶、自整角机、电位器、旋转 变压器、浮子等。
<6>校正元件：也叫补偿元件，它是结构或参数便于