西安交通大学EEANJIAOTONGUNIVEESITY绪论第1章1.1自动控制的基本概念1.2自动控制系统的基本控制方式1.3自动控制系统的分类1.4自动控制原理的研究内容和对系统的基本要求
第1章 绪论 1.1 自动控制的基本概念 1.2 自动控制系统的基本控制方式 1.3 自动控制系统的分类 1.4 自动控制原理的研究内容和对系统 的基本要求
西安交通大学EEANJIROTONGNIVEESTY1.1自动控制的基本概念控制：#控制是指为了克服于扰的影响，达到期望的目标而对被控制对象中的某一个(或某些)物理量进行的操作。例:航空房屋的室内温度航天飞机的发射日常航天汽车的方向和速度飞行器的姿态控制生活工业洗衣机电网电压被控对象工业电机转速生产锅炉的温度和压力被控变量（简称被控量）机器人的控制生物人体温度和血压工程市场经济中的商品质量和价格的控制
控制：控制是指为了克服干扰的影响，达到期望的目标而对被 控制对象中的某一个(或某些)物理量进行的操作。 例： 1.1 自动控制的基本概念 日常 生活 房屋的室内温度 汽车的方向和速度 洗衣机 工业 生产 电网电压 电机转速 锅炉的温度和压力 机器人的控制 航空 航天 工业 航天飞机的发射 飞行器的姿态控制 被控对象 被控变量（简称被控量） 人体温度和血压 市场经济中的商品质量和价格的控制 生物 工程
西安交通大学EEANJLAROTONAENIVEESTY1.1自动控制的基本概念人工控制：若由人来完成对被控量的控制自动控制：若由自动控制装置代替人来完成这种操作例：人工控制的恒值水位系统要求水位阀门.进水实际水位11水池出水
人工控制：若由人来完成对被控量的控制 1.1 自动控制的基本概念 进水 阀门 水池 出水 要求水位 实际水位 例：人工控制的恒值水位系统 自动控制：若由自动控制装置代替人来完成这种操作
西安交通大学IE'ANJIAOTONG UNIVEESITT1.1自动控制的基本概念自动控制的恒值水位系统连杆进水进水阀浮子水池出水
进水阀 水池 连杆 浮子 出水 进水 自动控制的恒值水位系统 1.1 自动控制的基本概念
西安交通大学EE'ANJIROTONGENIVEESTY1.1自动控制的基本概念自动控制和人工控制的区别在于：在自动控制系统中某些装置被有机地组合在一起，代替了人工控制系统中的人的功能。由于这些装置担负着控制的功能通常称之为控制器自动控制可定义为：在无人参与的情况下，利用外加的设备或装置(称自动控制装置或控制器)使整个生产过程或工作机械(称被控对象)自动地按预定规律运行，或使其某个参数（称被控制量）按预定的要求变化。自动控制系统可定义为：由被控对象和控制器按一定方式连接起来，以完成某种自动控制任务的有机整体
在自动控制系统中某些装置被有机地组合在一起，代替了 人工控制系统中的人的功能。由于这些装置担负着控制的功能， 通常称之为控制器。 1.1 自动控制的基本概念 自动控制可定义为： 在无人参与的情况下，利用外加的设备或装置(称自动控制 装置或控制器)使整个生产过程或工作机械(称被控对象)自动地 按预定规律运行，或使其某个参数(称被控制量)按预定的要求 变化。 自动控制和人工控制的区别在于： 自动控制系统可定义为： 由被控对象和控制器按一定方式连接起来，以完成某种自动 控制任务的有机整体
西安交通大学IE'ANJIAOTONGUNIVEESITY1.2自动控制系统的基本控制方式1.2自动控制系统的基本控制方式1.2.1开环控制1.2.2闭环控制1.2.3复合控制
1.2 自动控制系统的基本控制方式 1.2.1 开环控制 1.2.2 闭环控制 1.2.3 复合控制 1.2 自动控制系统的基本控制方式
西安交通大学EEANJLAOTONAENIVEESTY1.2.1开环控制系统定义：输出量（即被控量）对系统的控制作用无任何影响的控制系统。如洗衣机，数控机床等等。例：转速控制系统激负载扰动磁++UgnUgUa0n功UaM功放电位器电动机放
定义：输出量（即被控量）对系统的控制作用无任何影响的控制 系统。如洗衣机，数控机床等等。 ug ua 功放 电动机 n 负载扰动 电位器 1.2.1 开环控制系统 - ug M 功 放 ua + - + n 激 磁 例：转速控制系统
西安交通大学EEANJIROTONGNIVEESTY1.2.1开环控制系统例：汽车怠速速度控制系统负载力矩TL转速风门角度发动机α0开环控制系统结构图输入量输出量（被控量）控制器被控对象
例：汽车怠速速度控制系统 发动机 风门角度 转速 负载力矩 TL 输入量 控制器 被控对象 输出量(被控量) 1.2.1 开环控制系统 开环控制系统结构图
西安交通大学EEANJIROTONGNIVEESTY1.223闭环控制系统定义：控制器与被控对象之间，不仅存在着正向作用，而且存在着反馈作用的控制系统，即系统的输出信号对控制量有直接的影响的系统。例：转速控制系统（闭环控制系统）工作原理：设负载扰动变化时(如变大)，则+9W负载扰动ugUe电压n功电压UanugUeM功放电动机7Ua放放大器放大器+ufuf测速机测速发电机nl →u± e=ug-u →ur ua →n可见，该系统可以自动地进行转速调节，以减小或消除偏差。对于其他因素造成的转速变化，系统也可自动进行调节
定义：控制器与被控对象之间，不仅存在着正向作用，而且存 在着反馈作用的控制系统，即系统的输出信号对控制量 有直接的影响的系统。 uf ug ua M + n - 电压 放大器 功 放 ue + - + - + - 测速发电机 → ↑ a → ↑ u g f n↓ → ↓ u f e = u − u → ↑ e u →n↑ 1.2.2 闭环控制系统 例：转速控制系统（闭环控制系统） 工作原理：设负载扰动变化时(如变大)，则 可见，该系统可以自动地进行转速调节，以减小或消除偏差。 对于其他因素造成的转速变化，系统也可自动进行调节。 ue ua n - ug 负载扰动 uf 电压 放大器 功放 电动机 测速机 e + ue ua n - ug 负载扰动 uf 电压 放大器 功放 电动机 测速机 +
西安交通大学EEANJIROTONGENIVEESTY122闭环控制系统例：汽车闭环怠速速度控制系统7We0w发动机控制器速度传感器闭环控制的实质：利用负反馈的作用来减小系统误差自动控制的工作原理：通过测量，比较得到系统偏差，由偏差产生控制作用，由控制作用使偏差消除或减少，使被控量趋近于要求值。因此，闭环控制系统又称为反馈控制系统，也称为偏差控制系统
例：汽车闭环怠速速度控制系统 ωr − ωe 控制器 + + 发动机 + ω TL 速度传感器 1.2.2 闭环控制系统 闭环控制的实质：利用负反馈的作用来减小系统误差。 自动控制的工作原理：通过测量，比较得到系统偏差，由偏 差产生控制作用，由控制作用使偏差消除或减少，使被控量 趋近于要求值 。因此，闭环控制系统又称为反馈控制系统， 也称为偏差控制系统