自动控制原理和基本概念
自动控制原理概念最全整理
自动控制原理概念最全整理自动控制原理是研究系统和设备自动控制的基本原理和方法的学科领域。
它主要包括控制系统的基本概念、控制器的设计和调节、稳定性、系统传递函数、校正方法、系统的自动调节、闭环控制与开环控制等内容。
以下是对自动控制原理的概念的全面整理。
1.自动控制的基本概念自动控制指的是通过一定的控制手段，使控制系统能够根据设定的要求，对被控对象进行准确稳定的控制。
自动控制系统由输入、输出、控制器、执行机构和被控对象组成。
2.控制器的设计和调节控制器是自动控制系统中的核心部分，它接收输入信号并计算输出信号，以实现对被控对象的控制。
控制器的设计和调节包括选择合适的控制算法和参数调节方法。
3.稳定性稳定性是指系统在外部扰动或内部变化的情况下，仍能保持预期的输出。
稳定性分为绝对稳定和相对稳定，通过研究系统的稳定性可判断系统是否具有良好的控制性能。
4.系统传递函数系统传递函数是表征系统输入与输出关系的数学模型，它可以描述系统动态行为和频率响应特性。
通过系统传递函数可以进行系统分析和设计。
5.校正方法校正方法是指通过校正装置对被控对象的特性进行矫正，以提高系统的控制性能。
常见的校正方法包括开环校正和闭环校正。
6.系统的自动调节系统的自动调节是指通过自动调节装置，根据系统的输出信号和设定值之间的差异进行调节，以实现系统输出的稳定和准确。
7.闭环控制与开环控制闭环控制是指根据系统的反馈信号来调整控制器输出的控制方式，它具有较好的稳定性和抗干扰能力。
开环控制是指根据设定值直接进行控制，不考虑系统的反馈信号。
闭环控制和开环控制都有各自的适用范围和优劣势。
自动控制原理是现代工程领域中的重要学科，它在自动化生产、航空航天、机械制造、交通运输、电力系统等领域都有广泛应用。
通过深入理解和应用自动控制原理，可以提高系统的效率、准确性和稳定性，实现自动化生产和智能化控制。
自动控制的原理、系统构成及应用
系统可靠性
在许多关键领域，如航空航天、核能等，自动控制系统的可靠性至关重要。如何提高系 统的可靠性，降低故障概率，是自动控制领域的重要研究课题。
人工智能与自动控制的融合发展
深度学习
深度学习是人工智能领域的重要分支，其在 自动控制领域的应用也日益广泛。如何利用 深度学习技术优化控制策略，提高控制精度 和稳定性，是当前研究的热点问题。
Байду номын сангаас
强化学习
强化学习是人工智能领域的另一重要分支， 其与自动控制的结合也具有广阔的应用前景 。如何利用强化学习技术实现智能控制，提 高系统的自适应性和鲁棒性，是未来研究的
重点方向。
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详细描述
智能家居系统通过集成各种家居设备，如照明、空调、门窗等，实现集中控制 和远程控制。用户可以通过手机、平板电脑等终端设备随时随地控制家居设备， 实现智能化管理，提高生活品质和舒适度。
交通运
总结词
交通运输领域中，自动控制系统用于提 高交通工具的安全性、效率和可靠性。
VS
详细描述
在交通运输领域，自动控制系统广泛应用 于航空、铁路、公路和航运等交通工具中 。例如，飞机自动驾驶系统能够自动控制 飞行姿态、速度和高度等参数，提高飞行 安全性和效率；智能交通系统能够实时监 测交通状况、优化信号灯控制和路线规划 ，提高道路通行效率和减少交通拥堵。
随着人工智能技术的发展，智能控制在自动 控制领域的应用越来越广泛。如何将智能控 制与其他控制策略相结合，实现更高效、更 智能的控制，是当前研究的热点问题。
控制系统的安全性问题
网络安全
随着网络技术的发展，自动控制系统与网络的结合越来越紧密，网络安全问题也日益突 出。如何保证自动控制系统的网络安全，防止黑客攻击和数据泄露，是当前亟待解决的
自动控制原理概述
自自自动动动控控制制原给得理定特值得征主:要任务:
被控量
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第一节 自动控制与自动控制系统
例 水温人工控制系统 系工统作得过构程成: : 受控手蒸对动汽象调通:水箱 节被过阀控热门制传得导量开器:水温 度件,把从热而阀量调门传节 蒸递热汽给传得水导流,水器量得件, 来温控度显制与示水蒸仪得汽表 温得蒸度流汽、量成排正水 比冷、水但人工热难水以实现稳定得高质量控制、
第二节 自动控制系统得分类
三、连续系统和离散系统
连续系统:
系统中各部分得信号都就是时间得连 续函数即模拟量。
离散系统: 系统中有一处或多处信号为时间得离 散函数,如脉冲或数码信号。 若系统中既有模拟量也有离散信号, 则又可称之为采样系统。
第二节 自动控制系统得分类
四、恒值系统、随动系统和 程序控制系统
前馈补偿控制
前馈通道
主通道
给定值 _ 控制器
被控 制量
受控对象
检测元件
反馈控制
第一节 自动控制与自动控制系统
(b) 按扰动前馈补偿得复合控制
前馈补偿控制
扰动
主通道
前馈通道
被控
制量
给定值 _ 控制器
受控对象
检测元件
反馈控制
第一章 概 述
第二节 自动控制系统得分类
自动控制系统得分类方法较多,常见 得有以下几种
自动控制原理概述
第一章 概述
第一节 自动控制与自动控制系统
一、自动控制得基本概念 二、控制系统得基本构成
自动控制原理基本概念知识点总结
自动控制原理基本概念知识点总结自动控制原理是现代控制工程的基础理论，研究自动控制系统的建模、分析与设计方法。
掌握自动控制原理的基本概念对于理解和应用控制技术起着重要的作用。
本文将对自动控制原理的基本概念知识点进行总结。
一、控制系统基本概念1.1 控制系统的定义控制系统是通过对被控制对象施加命令，以达到预期目标的系统。
它由输入信号、输出信号、被控制对象和控制器等组成。
1.2 开环控制系统与闭环控制系统开环控制系统是指控制器的输出不受被控制对象的反馈信号影响的控制系统。
闭环控制系统是指控制器的输出受到被控制对象的反馈信号影响的控制系统。
1.3 正反馈与负反馈正反馈是指系统的输出信号与输入信号同方向，有放大的作用；负反馈是指系统的输出信号与输入信号反向，有稳定的作用。
二、控制系统的数学描述2.1 传递函数传递函数是用来描述控制系统输入与输出之间的关系的数学模型。
它通常由拉普拉斯变换或者Z变换得到。
2.2 系统的稳定性系统的稳定性是指当系统受到扰动或者参数变化时，输出信号是否趋于有限，并且不出现无穷大的情况。
2.3 时域指标时域指标包括超调量、调节时间、上升时间等，用来衡量系统的动态性能。
三、控制系统的设计方法3.1 PID控制器PID控制器是最常用的一种控制器，它由比例项、积分项和微分项组成，可用于调节系统的稳态误差、快速响应和抑制振荡。
3.2 稳态误差补偿稳态误差补偿方法用于减小系统在达到稳态时的误差，例如使用积分控制器。
3.3 根轨迹法根轨迹法是一种用于分析系统稳定性和性能的图形法，它通过在复平面上绘制传递函数的极点和零点来描述系统的特性。
四、控制系统的稳定性分析4.1 极点配置法极点配置法是一种通过调整系统的极点位置来改变系统的动态响应，从而实现稳定性分析和改进的方法。
4.2 Nyquist准则Nyquist准则是一种通过绘制传递函数的频率响应曲线，并通过判断曲线与负实轴交点的数量来判断系统稳定性的方法。
自动控制知识
自动控制知识一、自动控制原理的基本概念1、什么是自动控制。
自动控制就是在没有人直接参与的情况下，利用控制装置控制被控对象，对生产过程、工艺参数、目标要求等进行自动的调节与控制，使之按照预定的方案达到要求的指标。
2、自动控制系统的分类按控制方式分：开环控制、闭环控制(反馈控制)和复合控制。
3、什么是开环控制系统？有何特点？定义：在控制系统中，系统的输出量不被引回到输入端来对系统的控制部分产生影响。
（即开环系统无反馈）特性：在保证系统动态特性的前提条件下，放大倍数越大越好；不能自动补偿控制过程中受到的各种扰动因素的影响（即结构简单，调试方便，但精度低、无抗扰能力。
）4、什么是闭环控制系统？有何特点？定义：在控制系统中，系统的输出量通过反馈环节返回到输入端来对系统的控制部分产生影响。
（即闭环系统有反馈）特性：能自动补偿控制过程中受到的各种扰动因素的影响，但系统稳定性变差。
（即偏差控制，可以抑制内、外扰动对被控制量产生的影响。
精度高、结构复杂，设计、分析麻烦。
）5、对自动控制系统的基本要求对自动控制系统的基本要求：可以归结为稳定性（长期稳定性）、准确性（精度）和快速性（相对稳定性）。
（一）、稳定性：1）对恒值系统，要求当系统受到扰动后，经过一定时间的调整能够回到原来的期望值。
2）对随动系统，被控制量始终跟踪参据量的变化。
稳定性是对系统的基本要求，不稳定的系统不能实现预定任务。
稳定性，通常由系统的结构决定与外界因素无关。
（二）、快速性：对过渡过程的形式和快慢提出要求，一般称为动态性能。
稳定高射炮射角随动系统，虽然炮身最终能跟踪目标，但如果目标变动迅速，而炮身行动迟缓，仍然抓不住目标。
（三）、准确性：用稳态误差来表示。
在参考输入信号作用下，当系统达到稳态后，其稳态输出与参考输入所要求的期望输出之差叫做给定稳态误差。
显然，这种误差越小，表示系统的输出跟随参考输入的精度越高。
二、直流调速系统1、调速范围与静差率调速范围：是指在额定负载（及一定的静差率要求）下，电动机所能达到的最高转速与最低转速之比。
自动控制 基本原理和基本概念概要
第一篇基本原理和基本概念概要第一章绪论一、自动控制和自动控制系统基本概念1.自动控制：在没有人直接参与的情况下，利用控制设备或装置，使被控对象的被控量自动的按预定的规律变化。
2.自动控制系统：能自动对被控对象的被控量（或工作状态）进行控制的系统。
3.被控对象（又称受控对象）：指工作状态需要加以控制的机械、装置或过程。
4.被控量：表征被控对象工作状态且需要加以控制的物理量，也是自动控制系统的输出量。
5.给定值（又称为参考输入）：希望被控量趋近的数值。
又称为规定值。
6.扰动量（又分为内扰和外扰）：引起被控量发生不期望的变化的各种内部或外部的变量。
7.控制器（又称调节器）：组成控制系统的两大要素之一（另一大要素即为被控对象），是起控制作用的设备或装置。
8.负反馈控制原理：将系统的输出信号反馈至输入端，与给定的输入信号相减，所产生的偏差信号通过控制器变成控制变量去调节被控对象，达到减小偏差或消除偏差的目的。
二、自动控制原理的组成和方框图典型的自动控制系统的基本组成可用图1.1-1的方框图来表示。
其中的基本环节有：1)受控对象：需要控制的装置、设备及过程。
2)测量变送元件：测量被控量的变化,并使之变换成控制器可处理的信号(一般是电信号)。
3)执行机构：将控制器发来的控制信号变换成操作调节机构的动作。
4)调节机构：可改变受控对象的被控量, 使之趋向给定值。
5)控制器：按照预定控制规律将偏差值变换成控制量。
自动控制装置图 1.1-1三、自动控制系统的基本控制方式：自动控制系统的基本控制方式有开环控制、闭环控制和复合控制三种。
开环控制适用于控制任务要求不高的场合。
工程上绝大部分的自动控制系统为闭环控制。
对控制任务要求较高，且扰动量可测量的场合，常采用复合控制系统（又称前馈——反馈复合控制系统）。
四、自动控制系统的分类1.按给定输入的形式分类：恒值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。
2.按元件的静态特性分类：线性控制系统、非线性控制系统。
自动控制原理基本概念
自动控制原理基本概念 自动控制：所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。
自动控制系统：为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控对象和被控装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机总体，这就是自动控制系统。
开环控制：开环控制方式是指控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程，按这种方式组成的系统称为开环控制系统，其特点是系统的输出量不会对系统的控制作用发生影响。
反馈：取出输出量送回到输入端，并与输入信号相比较产生偏差信号的过程。
稳定性：稳定性是指系统在扰动消失后，由初始偏差状态恢复到原平衡状态的性能。
线性定常系统：可以用线性微分方程描述，微分方程的系数是常数。
传递函数：线性定常系统的传递函数，定义为零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的傅氏变换之比。
根轨迹：根轨迹简称根迹，它是开环系统某一参数从零变到无穷时，闭环系统特征方程式的根在s 平面上变化的轨迹。
超调量σ%：响应的最大偏离量h(t p )与终值h(∞)之差的百分比，即 调节时间t s ：响应到达并保持在终值±5%误差内所需时间。
峰值时间t p ：响应超过其终值到达第一个峰值所需时间。
闭环主导极点：如果在所有的闭环极点中，距离虚轴最近的极点周围没有闭环零点，而其他闭环极点又远离虚轴，那么距离虚轴最近的闭环极点所对应的相应分量随时间的推移衰减缓慢，在系统的时间响应中起主导作用，这样的极点就称为闭环主导极点。
偶极子：如果闭环零、极点之间的距离比它们本身的模值小一个数量级，则这一对闭环零、极点就构成了偶极子。
频率特性：稳定系统的频率特性等于输出与输入的傅氏变换之比。
PID 控制规律：比例-积分-微分控制规律对自动控制系统的基本要求：1.稳定性 2.快速性 3.准确性减小系统稳态误差的措施①增大系统的开环增益或扰动作用点之前系统的前向通道增益②在系统的前向通道或主反馈通道设置串联积分环节③采用串级控制抑制内回路干扰自动控制系统基本的控制规律：比例控制规律（P ）比例微分控制规律（PD ）积分控制规律（I ）比例积分控制规律（PI ） PID 控制规律(PID) 常用的校正网络：常用无源校正网络：超前校正、滞后校正、滞后—超前校正%100)()()(%⨯∞∞-=h h t h p σs s T s T K s K s K K s G ii d p c )1)(1()(21++=++=)(t F ky dt dy f =+。
自动控制原理(全套课件)
自动控制原理（全套课件）一、引言自动控制原理是自动化领域的一门重要学科，它主要研究如何利用各种控制方法，使系统在受到扰动时，能够自动地、准确地、快速地恢复到平衡状态。
本课件将详细介绍自动控制的基本概念、控制系统的类型、数学模型、稳定性分析、控制器设计等内容，帮助学员全面掌握自动控制原理的基本理论和方法。
二、控制系统的基本概念1. 自动控制自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用控制器使被控对象按照预定规律运行的过程。
自动控制的核心在于控制器的设计，它能够根据被控对象的运行状态，自动地调整控制量，使系统达到预期的性能指标。
2. 控制系统控制系统是由被控对象、控制器、传感器和执行器等组成的闭环系统。
被控对象是指需要控制的物理过程或设备，控制器负责产生控制信号，传感器用于测量被控对象的运行状态，执行器则根据控制信号对被控对象进行操作。
三、控制系统的类型1. 按控制方式分类（1）开环控制系统：控制器不依赖于被控对象的运行状态，直接产生控制信号。
开环控制系统简单，但抗干扰能力较差。
（2）闭环控制系统：控制器依赖于被控对象的运行状态，通过反馈环节产生控制信号。
闭环控制系统抗干扰能力强，但设计复杂。
2. 按控制信号分类（1）连续控制系统：控制信号是连续变化的，如模拟控制系统。
（2）离散控制系统：控制信号是离散变化的，如数字控制系统。
四、控制系统的数学模型1. 微分方程模型微分方程模型是描述控制系统动态性能的一种数学模型，它反映了系统输入、输出之间的微分关系。
通过求解微分方程，可以得到系统在不同时刻的输出值。
2. 传递函数模型传递函数模型是描述控制系统稳态性能的一种数学模型，它反映了系统输入、输出之间的频率响应关系。
传递函数可以通过拉普拉斯变换得到，它是控制系统分析、设计的重要工具。
五、控制系统的稳定性分析1. 李雅普诺夫稳定性分析：通过构造李雅普诺夫函数，分析系统的稳定性。
2. 根轨迹分析：通过分析系统特征根的轨迹，判断系统的稳定性。
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典型的反馈控制系统基本组成框：
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信号从输入端到达输出端的传输通路称为前向通路； 系统输出量经测量元件反馈到输入端的传输通路称为主反馈通路。 前向通路与主反馈通路共同构成主回路。 此外还有局部反馈通路。 只包含一个主反馈通路的系统称为单回路系统，有两个或两个以上反馈通路
物体--飞船，电炉。（飞船控制） 装置--锅炉，汽机。（锅炉控制） 过程--燃烧，传动。（燃烧控制） 系统--电力，化工，冶金。（电力控制）
4 1.1.1 自动控制技术及应用
自动为状控制态控:就或制是参器指数）在（操没称作有为被人被控直控对接量象参）（使与如其的机按情器预况、先下设设，备定利或的用生规外产律加过自的程动设）运备的行（某。个称 如：飞机导航
近年来，我国在自动化仪表、工业调节器、 数字控制技术、航天工程、核动力工程等方 面的研究和应用取得了长足进展。
工业自动生产线
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1.1.2 自动控制科学
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自动控制理论就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，随着工业生产和科学技术的发展，现 已发展成为一门独立的学科——控制论。
的 系统称为多回路系统。
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1.1.5 自动控制系统基本控制方式
反馈控制方式是自动控制系统最基本的控制方式，也是应用最广泛的一 种控制方式。
此外还有开环控制方式、复合控制方式。目前新的控制方式：最优控制、 自适应控制、模糊控制。
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•反馈控制方式
1（2 3）第三阶段。时间为本世纪70年代末至今。70年代末，控制理论向着 “大系统理论”和“智能控制”方向发展。
前者是控制理论在广度上的开拓，后者是控制理论在深度上的挖掘。
“智能控制”是研究与模拟人类智能活动及其控制与信息传递过程的规律， 研究具有某些仿人智能的工程控制与信息处理系统。
11 （2）第二阶段。时间为20世纪60～70年代， 称为“现代控制理论”时期。
这个时期，由于计算机的飞速发展，推动了空 间技术的发展。
经典控制理论中的高阶常微分方程可转化为一 阶微分方程组，用以描述系统的动态过程，即 所谓状态空间法。
这一时期的主要代表人物有庞特里亚金、贝尔 曼（Bellman），及卡尔曼（R.E.Kalman， 1930～）等人。庞特里亚金于1961年发表了极 大值原理；贝尔曼在1957年提出了动态规化原 则；1959年，卡尔曼和布西发表了关于线性滤 波器和估计器的论文，即所谓著名的卡尔曼滤 波。
控制理论的发展过程一般可分为三个阶段： （1）第一阶段。时间为20世纪40～60年代，称为“经 典控制理论”时期。经典控制理论主要是解决单输入单输 出、线性定常系统的分析和设计问题，主要采用传递函数、 频率特性、根轨迹为基础的频域分析方法。
这一时期的主要代表人物有伯德（H.W.Bode 1905～） 和伊文思（W.R.Evans）。伯德于1945年提出了简便而 实用的伯德图法。1948年，伊文思提出了直观而又形象的 根轨迹法。
（3）被控对象。是指要求实现自动控制的机器、 设备或生产过程。例如，汽车、飞机控对象起控制作用的设 备总体。它可以采用不同的原理和方式对被控对 象进行控制。最基本的是反馈控制系统。
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反馈控制的原理：
在反馈控制系统中，被控装置对被控对象施加的控制作用，是取自被控量 的反馈信息，用来不断修正被控量与输入量之间的偏差，从而实现对被 控对象进行控制的任务。
人造卫星 制导导弹 雷达技术
人造地球卫星 控制其准确地进入预定轨道运行并回收
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无人驾驶飞机按预定轨迹飞行
渐露锋芒地无人驾驶飞机
制导导弹 现代的6 高新技术让导弹长上了 “眼睛”和“大脑”，利用负反馈 控制原理去紧紧盯住目标.
雷达技术 雷达操作时，要注视和侦察整个天 空的状况，天线就要不停地转动， 用一个驱动马达使天线作360度的旋 转，这样它就能在360度范围内进行 “搜索”。
自动控制科学研究也出现了许多分支，如自适应控制，混杂控制，模糊控制 以及神经网络控制等。
13 1.1.3反馈控制原理
（1）系统。即为达到某一目的，由相互制约的各 个部分按一定规律组成的、具有一定功能的整体。
（2）自动控制系统。实现各种复杂的控制任务时， 将被控对象和被控装置按照一定方式连接起来， 组成一个有机总体，即自动控制系统。
7 人工控制与自动控制
煤气灶上油煎鸡蛋 电饭煲
时的油温控制
空调
自行车速度控制 汽车驾驶 收音机音量调节
抽水马桶 汽轮机转速控制 导弹飞行控制
声控光控路灯
8 自动控制技术应用于其他领域
由于计算机等技术的诞生和飞速发展，使得控制技 术水平不断提高，已扩大到经济与社会生活的各个 领域，如通信、交通、医学、环境保护、经济管理 等领域，控制技术已成为现代社会不可缺少的重要 组成部分。
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例子
在工业控制中，龙门刨床速度控制系统就是按照反馈控制原理进行工作的。
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放大器
触发器
整流器
1.1.4反馈控制系统的基本组成
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反馈控制系统包含被控对象和被控装置。其中被控装置的主要元件有：
（1） 测量元件：检测被控制的物理量。 （2） 给定元件：给出与期望的被控制量相对应的系统
输入量。 （3）比较元件：把测量元件检测的被控量的实际值与
1
自动控制原理和基本概念
第一章 自动控制的一般概念
2
一、自动控制的基本原理与方式 二、自动控制系统示例 三、自动控制系统的分类 四、对自动控制系统的基本要求
1.13 自动控制的基本原理与方式
控制（CONTROL）的含义----某个主体使某个客体按照一定的目的动作 主体---人：人工控制； 机器：自动控制 客体---指一件物体，一套装置，一个物化过程，一个特定系统。