自动控制原理知识点

第一章 自动控制的一般概念

1.1 自动控制的基本原理与方式 1、自动控制、系统、自动控制系统

◎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（称控制装置或控制 器），使机器、设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控量）自

动地按照预定的规律（给定值）运行。 ◎系统：是指按照某些规律结合在一起的物体（元部件）的组合，它们相互作用、相互依存，

并能完成一定的任务。

◎自动控制系统 ：能够实现自动控制的系统就可称为自动控制系统，一般由控制装置和被

控对象组成。

除被控对象外的其余部分统称为控制装置，它必须具备以下三种职能部件。

?测量元件：用以测量被控量或干扰量。 ?比较元件：将被控量与给定值进行比较。

?执行元件：根据比较后的偏差，产生执行作用，去操纵被控对象。

参与控制的信号来自三条通道，即给定值、干扰量、被控量。

2、自动控制原理及其要解决的基本问题 ◎自动控制原理：是研究自动控制共同规律的技术科学。而不是对某一过程或对象的具体控

制实现（正如微积分是一种数学工具一样）。

◎解决的基本问题： ?建模：建立系统数学模型（实际问题抽象，数学描述）

?分析：分析控制系统的性能（稳定性、动/稳态性能）

?综合：控制系统的综合与校正——控制器设计（方案选择、设计）

3、自动控制原理研究的主要内容 经典控制理论 现代控制理论 研究单输入、单输多输入、多输对象 出系统出系统（SISO） （MIMO） 数学模型 研究手段 研究目的 传递函数 状态方程 频域法、根轨状态空间方法 迹法 系统综合、校最优控制、系正 统辨识、最优估计、自适应控制

4、室温控

制系统

5、控制系统的基本组成 ◎被控对象：在自动化领域，被控制的装置、物理系统或过程称为被控对象（室内空气）。 ◎控制装置：对控制对象产生控制作用的装置，也称为控制器、控制元件、调节器等（放大 器）。

◎执行元件：直接改变被控变量的元件称为执行元件（空调器）。

◎测量元件：能够将一种物理量检测出来并转化成另一种容易处理和使用的物理量的装置称

为传感器或测量元件（热敏电阻）。

◎比较元件：将测量元件和给定元件给出的被控量实际值与参据量进行比较并得到偏差的元 件。

◎放大元件：放大偏差信号的元件。 ◎校正元件（补偿元件）：结构参数便于调整的元件，用于改善系统性能。 ◎给定元件（参考输入元件）：将指令输入信号变成参考输入信号（参据量）的元件（电位 器）。

6、室温控制系统的功能框图 7、控制系统中常用的信号和变量

◎输入信号：由外部加到系统中的变量，它不受系统中其他变量的影响和控制。

◎输出信号：由系统或元件产生的变量，其中最受关注的输出信号又称为被控变量（室内的

实际温度）。

◎控制变量：控制器的输出信号称为控制变量，它作用在控制对象（执行元件、功率放