自控基础知识
自控复试知识点总结
自控复试知识点总结自控工程是一门涉及控制理论、电子技术、计算机技术、通信技术和传感器技术等多学科交叉的综合性学科。
在自控工程的复试中，考生需要具备扎实的数学基础、控制理论基础和工程实践能力。
下面是自控工程复试知识点的总结，希望能给即将进行自控工程复试的同学们提供帮助。
一、数学基础1. 高等数学高等数学是自控工程复试的基础。
考生需要掌握微积分、多元微积分、无穷级数、常微分方程等内容。
特别是对于微分方程的求解、变量分离、齐次方程、一阶线性微分方程、高阶微分方程等都需要熟练掌握。
2. 线性代数线性代数是自控工程复试的重要内容，包括矩阵的运算、矩阵的行列式、矩阵的逆、线性方程组的解法、特征值和特征向量等内容。
3. 概率论与数理统计概率论与数理统计是自控工程中用于信号处理和系统建模的重要数学工具。
考生需要了解概率论中的概率空间、条件概率、随机变量、概率分布等基本概念，以及数理统计中的参数估计、假设检验、方差分析等内容。
二、控制理论基础1. 控制系统基础控制系统是自控工程的核心内容之一。
考生需要了解控制系统的基本概念、分类、性能指标等内容，以及控制系统的建模和分析方法。
2. 传统控制理论传统控制理论包括PID控制、根轨迹分析、频域分析、树状图分析、状态空间分析等内容。
考生需要熟悉传统控制理论的基本原理和应用方法。
3. 现代控制理论现代控制理论包括状态空间方法、鲁棒控制、最优控制、自适应控制、模糊控制、神经网络控制等内容。
考生需要了解现代控制理论的基本原理和应用方法。
三、电子技术1. 电路基础电路基础是自控工程中的重要基础，包括电路分析方法、电路中的电阻、电容、电感、二极管、三极管等元件。
2. 信号与系统信号与系统是自控工程中的重要内容，包括信号的分类、信号的时域分析、频域分析、系统的脉冲响应、阶跃响应、频率响应等内容。
3. 数字电子技术数字电子技术是自控工程中的新兴技术，包括数字信号的生成、变换、传输、处理等内容。
控制工程基础应掌握的重要知识点
控制工程基础应掌握的重要知识点控制工程基础应掌握的重要知识点包括控制的本质、自动控制系统的重要信号、自动控制的分类、控制系统的基本要求等。
其中，控制的本质是检测偏差并纠正，自动控制系统的重要信号包括输入信号、输出信号、反馈信号、偏差信号等。
自动控制按有无反馈作用分为开环控制与闭环控制，按给定量的运动规律分为恒值调节系统、程序控制系统与随动控制系统，按系统线性特性分为线性系统与非线性系统，按系统信号类型分为连续控制系统与离散控制系统。
对控制系统的基本要求是稳定性、准确性、快速性。
求机械系统与电路的微分方程与传递函数可以使用拉普拉斯变换。
拉普拉斯变换可以将时域信号转换为复频域信号，常见的拉普拉斯变换公式包括单位阶跃信号、单位冲激信号、正弦信号、指数信号等。
在零初始条件下，可以使用拉普拉斯变换求解微分方程。
传递函数是在零初始条件下将微分方程作拉普拉斯变换，进而运算而来。
传递函数与微分方程是等价的，适合线性定常系统。
典型环节传递函数包括比例环节、惯性环节、积分环节、微分环节、一阶微分环节、二阶微分环节、振荡环节等。
传递函数框图的化简可以使用闭环传递函数、开环传递函数、误差传递函数等进行计算。
闭环传递函数是输出信号与输入信号间的传递函数，误差传递函数又称偏差传递函数，是偏差信号与输入信号间的传递函数。
系统的特征方程是令系统闭环传递函数分母等于零而得。
特征方程的根就是系统的极点。
最后一段文字中出现了格式错误和明显问题的段落，应该删除。
剩下的内容已经进行了小幅度改写，使其更加易读。
t)指系统在稳定状态下输出与期望输入之间的差值。
常用的稳态误差求法有以下两种：1.通过系统传递函数G(S)求出开环传递函数A(S)，利用稳态误差公式e(t) = lim s→0 sE(S)/A(S)求出稳态误差。
其中E(S)为期望输入的拉氏变换，A(S)为开环传递函数的拉氏变换。
2.利用系统的单位阶跃响应c(t)求出系统的稳态误差。
DCS控制系统基础知识
DCS大致经历了四个发展阶段，相应地有四代的基本结构: 第一阶段(初创期)，1975年一1980年
第二节 DCS控制系统发展史
第二阶段〔成熟期)，1980年一1985年
第二节 DCS控制系统发展史
第三阶段(扩展期)，1985年一2000年 DCS向计算机网络控制扩展，将过程控制、监督控制和管理调度进一步结合起来，并且加强断续系统功能，采用专家系统，制造自动化协议MAP(Manufactur Automation Protocol)标准，以及硬件上诸多新技术。这一代的典型产品中，有的是在原有基础上扩展，如美国Honeywell公司扩展后的TDCS 3000，横河电机的CENTUM-XL和UX[，美国西屋公司的WDPF II等，也有的是新发展的系统，如Foxboro公司的I/A Series等。这一代产品的进一步发展就是计算机集成制造(生产)系统
第六节 选择控制系统
第七节 三冲量控制系统
图 三冲量控制系统
该系统除了液位、蒸汽流量信号外,再增加一个给水流量的信号。它有助于及时克服由于供水压力波动而引起的汽包液位的变化。
控制器 对于生产装置的温度、压力、流量、液位等工艺变量常常要求维持在一定的数值上，或按一定的规律变化，以满足生产工艺的要求。PID控制器是根据PID控制原理对整个控制系统进行偏差调节，从而使被控变量的实际值与工艺要求的预定值一致。不同的控制规律适用于不同的生产过程，必须合理选择相应的控制规律，否则PID控制器将达不到预期的控制效果。 控制器有三种：比例控制器、比例积分控制器、比例积分微分控制器
根据根据系统的结构和所担负的任务
复杂控制系统
串级控制系统
均匀控制系统
比值控制系统
分程控制系统
自控原理 二阶系统
自控原理二阶系统自控原理是控制工程的基础知识之一，其中的二阶系统更是控制工程中的重要组成部分。
二阶系统通常由两个一阶系统级联或串联而成，具有比一阶系统更高的动态性能和控制精度。
在现实生活中，我们常常可以遇到二阶系统的例子。
比如，我们乘坐的汽车通常都是由发动机和传动系统来控制车辆的速度和行驶方向，这就是一个典型的二阶系统。
在这个系统中，发动机和传动系统分别起到加速和减速的作用，通过调节二者之间的协调关系来实现对汽车行驶状态的控制。
二阶系统的特点之一是具有振荡性。
在控制工程中，我们常常会遇到振荡现象，就好比一个摆动的钟摆。
这种振荡现象往往会对系统的稳定性产生负面影响，因此在设计二阶系统时需要注意对振荡进行控制。
控制二阶系统的一种常用方法是PID控制器，即比例-积分-微分控制器。
PID控制器通过对系统进行反馈调节，根据系统输出与期望输出之间的差异进行比例、积分和微分运算，从而实现对系统的精确调节和控制。
除了PID控制器，还有许多其他的控制方法可以应用于二阶系统。
例如，模糊控制和神经网络控制等，这些方法能够通过建立适当的数学模型来实现对二阶系统的控制。
在实际应用中，二阶系统广泛应用于各个领域，如航空航天、工业自动化、医疗仪器等等。
在飞行器中，二阶系统可以用来控制飞机的姿态和高度；在工业领域中，二阶系统可以用于控制机器人的运动和精确定位；在医疗仪器中，二阶系统可以用来控制心脏起搏器的工作频率和波形等。
总之，二阶系统作为自控原理中的重要组成部分，具备振荡性和动态性能较高的特点。
通过合理设计和选择控制方法，我们可以对二阶系统进行精确的调节和控制，从而实现对系统的稳定性和性能的优化。
在实际应用中，我们可以根据具体情况选择适当的控制方法，以满足系统的要求，提高生产效率和工作质量。
自控原理
自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。
它的发展初期，是以反馈理论为基础的自动调节原理，主要用于工业控制，二战期间为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪，火炮定位系统，雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用设备，进一步促进并完善了自动控制理论的发展。
到战后，以形成完整的自动控制理论体系，这就是以传递函数为基础的经典控制理论，它主要研究单输入-单输出，线形定常数系统的分析和设计问题。
20世纪60年代初期，随着现代应用数学新成果的推出和电子计算机的应用，为适应宇航技术的发展，自动控制理论跨入了一个新阶段——现代控制理论。
他主要研究具有高性能，高精度的多变量变参数的最优控制问题，主要采用的方法是以状态为基础的状态空间法。
目前，自动控制理论还在继续发展，正向以控制论，信息论，仿生学为基础的智能控制理论深入。
为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机的总体，这就是自动控制系统。
在自动控制系统中，被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量，它可以要求保持为某一恒定值，例如温度，压力或飞行航迹等；而控制装置则是对被控对象施加控制作用的机构的总体，它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制，但最基本的一种是基于反馈控制原理的反馈控制系统。
在反馈控制系统中，控制装置对被控装置施加的控制作用，是取自被控量的反馈信息，用来不断修正被控量和控制量之间的偏差从而实现对被控量进行控制的任务，这就是反馈控制的原理。
同时自动控制原理也是现在高校自动化专业的一门主干课程，是学习后续专业课的重要基础，也是自动化专业硕士研究生入学必考的专业课。
该课不仅是自动控制专业的基础理论课，也是其他专业的基础理论课，目前信息科学与工程学院开设本课程的专业有计算机、电子信息、检测技术。
该课程不仅跟踪国际一流大学有关课程内容与体系，而且根据科研与学术的发展不断更新课程内容，从而提高自动化及相关专业的整体学术水平。
仪控-1自控基本知识
液位和流量之差作为设定值
均匀控制系统液位和流量变化过程
3）比值控制系统 控制两个变量的比值，通常为两个流量
单闭环比值控制系统：只有一个控制回路：随动系统和比值系统
单闭环比值控制系统
双闭环比值控制系统：两个控制回路：随动系统和比值系统
双闭环比值控制系统
变比值控制系统：一个控制器给出，通常也只有一个控制回路
输入量是按预定规律随时间变化的函数，要求被控量迅速 准确地加以复现。 自动生产流水线； 时间控制的滤池冲洗过程：
（9）简单控制系统 单输入单输出SISO控制系统 温度变化：
流量变化、入口温度、 蒸气温度、蒸气压力
对控制器： 单输入温度信号； 单输出控制阀开度
温度控制系统
（10）复杂控制系统
1）串级控制系统
反馈控制系统实例
（2）开环控制系统－按给定值控制：受控对象是被控量，但 控制装置仅接受给定值，信号只有倾向作用，无反向联系。
开环控制系统方块图
（2）开环控制系统－按干扰补偿（前馈控制）：直接根据扰 动进行工作，扰动是控制的依据，没有被控量的反馈，不构成 闭合环路，属开环控制，优点是能针对扰动迅速改变被控量。
水处理仪表与控制
杨殿海
yangdianhai@
为什么修这门课？
丝 状 菌 与 污 泥 絮 体 的 自 动 鉴 别
武汉水专项试验装置及仪表控制系统
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
污泥中回收磷
为什么修这门课？
1. 1914年活性污泥法发明以来，水处理工艺实质上变化不大， 但电子、电器、仪表和自动化专业发展迅猛； 2.有利于探索水处理过程的本质，深入进行基础研究； 3.有利于新工艺的研究开发； 4. 有利于实现水处理过程的模拟和自动控制，提高水处理系 统的管理水平； 5. 有利于减轻工人劳动强度，提高出水品质。
仪控-1自控基本知识
现代水工业对自动化控制的要求
水工业对自动化控制的总体要求：
极强的应变能力：
第一章 自动控制基本知识
水－城市的血液
城市供水水库
城市供水厂
城
市
景观水体
水的社会循环过程
河
污水处理厂
段
水的社会循环
水处理从传统学科向水工业转化
水工艺技术向水工业系统转化：
化学
传统以工艺为核心
相关专业 资源环境 社会问题 市场经济
材料科学 生物生态学
电子电气 自动控制
现代水工业对自动化控制的要求
现代水处理工程必须有很强的对处理对象的快速变化的响应 能力；对核心技术的支持能力；对风险的应变能力。
极强的应变速度：
对陈旧落后的工艺和设备要尽快革新；淘汰老朽监测仪器， 加快信息快速整合；加强网络建设，在线及时把握现场状态； 系统对异常情况要有快速反应。
极强的求知力度：
增强数据和信息资源的处理和应用能力，数据资源的提炼能 力，成熟知识的模型和实际转化能力，支持市场竞争的决策 能力。
被控参数y：按工艺要求对某些参数进行调节控制。 给水处理：流量、液位、浊度、余氯、压力、 污水处理：DO、MLSS、COD、BOD、SS、NH3N、TP 干扰f：破坏系统平衡，引起被控参数变化的外界因素。 常见阶跃干扰：
调节器输出P：遵照工艺规律，按一定控制算法，得到的控制 调节作用的电信号或其它信号。
液位自动控制
污水处理系统全过程自动控制
精选史上最全楼宇自控基础知识全解
空调机组系统
空调机组系统
建筑物内的空调机组是利用冷冻水来给室内温度降温的 设备，根据结构的不同可以简单分为新风机组，组合式 机组，热回收机组，风机盘管
其中风机盘管一般就就地控制不需要纳入楼控系统 其他的设备一般在空调机房，需要集中控制和自动控制
空调机组系统
•
空调机组根据结构的不同检测的数据和控制的内
楼宇自控的系统架构根据不同的产品会有一
些区别，介绍以下系统：
西门子（APOGEE)
霍尼维尔(EXCEL5000)
江森(METASYS)
施耐德(VISTA)
西门
Apogee
Apogee
Web服务器
OPC服务器 RENO服务器
Internet
监控电梯的运行位置 数据的采集可以直接从电梯控制箱中获取 也可以通过通讯连线，从电梯自身的监控系统获取
锅炉系统
锅炉系统
锅炉系统的监控主要包括锅炉的运行状态，故障警报 热水的温度 燃气的压力 锅炉房可燃气体的浓度 还可以集成视频的监视 这些数据可以直接通过传感器采集 也可以通过通讯连线，从锅炉自身的控制系统获得
• 第一部分
建筑物内有哪些设备
风机
冷却塔
照明
空调机
电梯
供电系统
冷冻机
给排水系统
热水系统
楼宇自控系统对设备的控制分类
• 远程监视（只监视不控制） • 远程控制（手动控制） • 自动控制（时间表定时控制） • 节能控制 （PID调节控制）
冷冻机及冷冻水系统
冷冻机和冷冻水系统
冷冻水系统是给大楼的空调系统提供冷源的系统 冷冻机负责制造低温（7-14度）的冷冻水，然后通过水
泵输送给空调箱，新风机组，风机盘管等设备使用 对冷冻水系统大多只监视不控制