第一讲 第一章自动控制的一般概念 1.1引言 12自动控制系统示例 1.3闭环控制和开环控制 14自动控制系统的分类 15对自动控制系统的基本要求对本课程的基本要求 1.1引言 自动控制是一个非常有吸引力的研究领域,在过去的几十年中发展起来的理论和实 践解决了大量的自动化问题,使这个领域具有了通用的特点。正因如此,各工程专业都 对大学生和研究生开设了相关的课程。 在我们周围,确实存在着能实现自动控制的自然和人造系统:人体的许多功能可以 在不需要我们有意识地干涉的情况下完成,从而维持我们的生命;在日常生活中,我们 每天都可以碰到自动运行的人造系统,如电子的、机械的、化学的、水力的、金融的和 经济的。但大多数情况下,只有发生了故障,我们才意识到它们是自动运行的 尽管大多数人并不理解自动控制复杂的细节,但自动控制的成就令我们所有人着迷 和兴奋。一些系统在不需要人们干预的情况下,自动执行某些功能的能力对我们的生活 产生了戏剧性的影响,吸引了我们所有人的想象力。自动控制在人类的登月计划中起到 了关键的作用,而且在多少年里它都是科幻小说的中心话题。事实是,在过去的100年 里,科学技术的进步使大量系统的自动控制成为可能,从而提高了生产率,促进了经济 增长和改善了人们的生活质量。另外,对我们来说,高度复杂的科技社会对自动控制的 需求在21世纪将持续增长,我们必须准备应对这一挑战。 在这个星球上,我们的生活在很大程度上都依赖于自动运行的系统。当我们说一个 自动运行的系统时,就是指它的运行不需要人为的干预。自然界有很多这样的例子。将 人体作为一个例子来考虑,这个系统持续的自动控制是我们生存的基本要求。考虑我们 的体温保持在37℃的自动温控系统、心跳控制系统、眼球聚焦系统。从肾脏、肺和肝脏 的功能来看,它们也可以称为自动系统。这些系统和其他许多人体内的系统一样都是在 我们没有任何有意识干预的情况下自动运行的。实际上,在我们周围还有许多自动运行 的人造系统,日常生活我们要接触到或使用其中的许多系统。在一个现代化的居室内, 温度由温度调节装置自动控制,类似的还有水箱中热水的温度。导航控制系统使汽车自 动保持在设定车速,刹车防抱死系统自动防止汽车在湿滑的路面上打滑,在大型办公楼 或旅馆,电梯调度系统自动发送车辆搭载乘客。以上只是众多的自动运行系统的几个例1 第一讲 第一章 自动控制的一般概念 1.1 引言 1.2 自动控制系统示例 1.3 闭环控制和开环控制 1.4 自动控制系统的分类 1.5 对自动控制系统的基本要求 对本课程的基本要求 1.1 引言 自动控制是一个非常有吸引力的研究领域，在过去的几十年中发展起来的理论和实 践解决了大量的自动化问题，使这个领域具有了通用的特点。正因如此，各工程专业都 对大学生和研究生开设了相关的课程。 在我们周围，确实存在着能实现自动控制的自然和人造系统：人体的许多功能可以 在不需要我们有意识地干涉的情况下完成，从而维持我们的生命；在日常生活中，我们 每天都可以碰到自动运行的人造系统，如电子的、机械的、化学的、水力的、金融的和 经济的。但大多数情况下，只有发生了故障，我们才意识到它们是自动运行的。 尽管大多数人并不理解自动控制复杂的细节，但自动控制的成就令我们所有人着迷 和兴奋。一些系统在不需要人们干预的情况下，自动执行某些功能的能力对我们的生活 产生了戏剧性的影响，吸引了我们所有人的想象力。自动控制在人类的登月计划中起到 了关键的作用，而且在多少年里它都是科幻小说的中心话题。事实是，在过去的 100 年 里，科学技术的进步使大量系统的自动控制成为可能，从而提高了生产率，促进了经济 增长和改善了人们的生活质量。另外，对我们来说，高度复杂的科技社会对自动控制的 需求在 21 世纪将持续增长，我们必须准备应对这一挑战。 在这个星球上，我们的生活在很大程度上都依赖于自动运行的系统。当我们说一个 自动运行的系统时，就是指它的运行不需要人为的干预。自然界有很多这样的例子。将 人体作为一个例子来考虑，这个系统持续的自动控制是我们生存的基本要求。考虑我们 的体温保持在 37℃的自动温控系统、心跳控制系统、眼球聚焦系统。从肾脏、肺和肝脏 的功能来看，它们也可以称为自动系统。这些系统和其他许多人体内的系统一样都是在 我们没有任何有意识干预的情况下自动运行的。实际上，在我们周围还有许多自动运行 的人造系统，日常生活我们要接触到或使用其中的许多系统。在一个现代化的居室内， 温度由温度调节装置自动控制，类似的还有水箱中热水的温度。导航控制系统使汽车自 动保持在设定车速，刹车防抱死系统自动防止汽车在湿滑的路面上打滑，在大型办公楼 或旅馆，电梯调度系统自动发送车辆搭载乘客。以上只是众多的自动运行系统的几个例