自动控制原理 李冰 徐秋景 曾凡菊 第1章 绪论

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1、第1章绪论12021/8/5第1章绪论2021/8/5第1章绪论21.1自动控制系统的基本概念本章内容1.2自动控制系统的基本构成和分类1.3自动控制理论的发展历史1.4自动控制系统基本要求和本课程任务1.5自动控制系统的工程应用1.6自动控制系统的分析与设计工具1.1自动控制系统的基本概念2021/8/5第1章绪论3什么是自动控制?1.1.1自动控制系统2021/8/5第1章绪论4日常生活中，较少听到“自动化”或“自动控制”这两个名词更多听到的是：这个设备(器具)是“自动的”、或“全自动的”1.1自动控制系统的基本概念日常生活中常见的

2、：家庭：全自动照相机、洗衣机、电饭煲工厂：自动化生产线交通：自动的红绿灯、车辆定位高档楼宇：自动门、自动安防系统国防：导弹、无人飞机的自动导航科技领域：天宫、神舟自动对接……2021/8/5第1章绪论51.1自动控制系统的基本概念控制（control）:指为了改善系统的性能或达到特定的目的，通过信息的采集和加工而施加到系统的作用。2021/8/5第1章绪论61.1自动控制系统的基本概念改善性能（控制的目的），信息采集与加工（控制的依据），施加作用（控制的任务）。关键词：1.1自动控制系统的基本概念2021/8/5第1章绪论7人工（手动）

3、控制自动控制控制的本质：并不深究一个对象“是什么东西”，而是研究该对象“是做什么的”。控制1.1自动控制系统的基本概念2021/8/5第1章绪论8人工（手动）控制：1.1自动控制系统的基本概念人工（手动）控制工作原理：若要求水温达到并维持在某一值不变，需要人眼观测温度计，并根据温度值的情况，由大脑控制手去调节蒸汽阀门。当温度低于要求值时，用手减小蒸汽阀门。当温度高于要求值时，用手加大蒸汽阀门；当温度达到要求值时，用手关闭蒸汽阀门；2021/8/5第1章绪论9人工（手动）控制：由人来操作进行的控制。2021/8/5第1章绪论10阀门（被控

4、对象）手脚（执行器）大脑（控制器）眼睛（传感器）人工（手动）控制原理框图实际温度（输出）期望温度（输入）1.1自动控制系统的基本概念2021/8/5第1章绪论11自动控制：1.1自动控制系统的基本概念自动控制工作原理：用自动控制装置代替人的工作：用温度测量装置代替人眼读温度计，用自动控制器代替人的大脑，用控制阀代替人的手。当温度低于要求值时，自动减小蒸汽阀门。当温度高于要求值时，自动加大蒸汽阀门；当温度达到要求值时，自动关闭蒸汽阀门；2021/8/5第1章绪论122021/8/5第1章绪论13自动控制原理框图控制对象执行装置控制器测量装

5、置实际温度（输出）期望温度（输入）1.1自动控制系统的基本概念自动控制：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：是为了实现某一控制目标，将所需要的所有物理部件按照一定的方式连接起来组成一个有机总体。2021/8/5第1章绪论141.1自动控制系统的基本概念其他基本概念：(1)控制装置—外加的设备或装置，亦叫控制器。(2)被控对象—被控制的机器或物体。(3)被控量—被控制的工作状态或参数等物理量，也叫输出量。(4)给定量—要求被控量所应保持的数值。

6、也叫输入量，或叫参考输入。(5)扰动量—妨碍给定量对被控量进行正常控制的所有因素，也叫扰动输入。2021/8/5第1章绪论151.1自动控制系统的基本概念1.1.2开环控制与闭环控制自动控制系统有两种最基本的形式，即开环控制系统和闭环控制系统。1、开环控制定义：是指自动控制系统的输出量对系统的控制作用无任何影响的控制过程，开环控制是一种最简单的控制方式。2021/8/5第1章绪论161.1自动控制系统的基本概念开环控制是一种控制器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，信号流动由输入端到输出端单向流动。2021/8/5第1章

7、绪论17图1-3开环控制系统1.1自动控制系统的基本概念开环控制系统优点：结构简单，易于实现缺点：抗干扰能力差特点：一般来说，高精度的开环控制系统要求所有的元部件都有较高的精度和很稳定的性能。2021/8/5第1章绪论181.1自动控制系统的基本概念2、闭环控制定义：闭环控制是指自动控制系统的输出量对系统的控制作用有影响的控制过程。也称反馈控制系统。2021/8/5第1章绪论19图1-4闭环控制系统1.1自动控制系统的基本概念闭环控制系统优点：抗干扰能力强，实现系统对前向通道的元部件要求不高。缺点：结构复杂，设计和调试复杂。引入稳定性问

8、题。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。2021/8/5第1章绪论201.1自动控制系统的基本概念注：闭环控制系统是