第一章自动控制系统的一般概念1.1控制系统工作原理和组成人工控制恒温箱控制器：大脑被控对象：恒温箱被控量：恒温箱内的温度测量元件：眼睛执行元件：手和调压器自动控制恒温箱把实际物理系统按信号传递过程画成方框图（或称方块图）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”。【自动控制】：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（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运行。【自动控制系统】由相互关联的部件按一定的结构构成的，它通过一定的控制方法，使系统能够达到要求的性能，提供预期的系统响应。控制系统工作原理：检测输出量（被控制量）的实际值；将输出量的实际值与给定值（输入量）进行比较得出偏差；用偏差值产生控制调节作用去消除偏差，使得输出量维持期望的输出。二、反馈控制系统的基本组成1.2自动控制系统的分类和基本要求按系统元件特性分类开环系统闭环系统优点：简单、稳定、可靠。若组成系统的元件特性和参数值比较稳定，且外界干扰较小，开环控制能够保持一定的精度。一般来说，当系统控制量的变化规律能预先知道，并且．不存在外部扰动（或有办法抑制）时，采用开环控制较好。特别是被控制量很难进行测量时更是如此。如果系统的控制量和干扰量均无法事先预知时，或系统中元件参数不稳定时，采用闭环控制的优点就显得特别突出。如果要求实现复杂而准确度较高的控制任务，则可将开环控制与闭环控制结合起来一起应用，组成一个比较经济而又性能较好的复合控制系统。恒值系统随动系统随动系统（伺服系统）：输入量的变化规律不能预先确知，其控制要求是输出量迅速、平稳地跟随输入量的变化，并能排除各种干扰因素的影响，准确地复现输入信号的变化规律。程序控制系统有差系统：如果某个系统的扰动作用经过一段时间而趋于某一恒定的稳态值，而被调量的实际值和希望值之差也逐渐趋于某一不为零的恒值（这个值取决于扰动作用的大小）。无差系统：如果一个系统的扰动作用经过一段时间而趋于某一恒定的稳态值，而被调量的实际值和希望值之差逐渐趋于零，且与扰动作用的大小无关。有差系统系统中各部分传递的信号为随时间连续变化的信号。连续控制系统通常采用微分方程描述。二、对控制系统的基本要求稳定性：系统动态过程的振荡倾向及其恢复平衡状态的能力。稳定的系统当输出量偏离平衡状态时，其输出能随时间的增长收敛并回到初始平衡状态。快速性：输出量和输入量产生偏差时，系统消除这种偏差的快慢程度。快速性表征系统的动态性能。准确性：控制精度，以稳态误差来衡量。小结本章结束