过程,使之具有一定的状态和性能。具有自动控制功能的系统称为自动控制系统。 在自动控制系统中,有许多变量或者信号。从系统外部施加到系统上而与该系统的其 他信号无关的信号称为输入信号。输入信号包括参考输入和扰动输入。在控制系统中希望 被被控信号再现的恒定的或随时间变化的输入信号称为参考输入,简称为输入。而干扰系统 被控量达到期望值的输入称为扰动输入,简称为扰动。例如,温度控制系统中的温度设定是 参考输入,而蒸汽温度的变化、热水流量的变化等都是干扰热水温度恒定的,所以都是扰动 输入。在电机速度控制系统中,电位器给出的电压是参考输入,而电机负载的变化、电网电 压的波动等都是干扰电机速度保持恒定的变量,是扰动输入 在有些系统中,参考输入是随时间变化的,例如啤酒发酵、家禽孵化过程中,温度设 定是时间的函数。而在自动火炮系统中,飞机的飞行轨迹是自动火炮系统的参考输入,是 个事先无法预料的信号。 系统中被控制的量称为被控量。例如,温度控制系统中的温度,电动机速度控制系统 中的电动机转速都是被控量。自动控制系统的作用就是使被控量按照期望的规律变化。控 制器的输出称为控制量。例如,温度控制系统中的蒸汽阀门开度,电机速度控制系统中的电 枢电压都是控制量。控制系统输出的量称为输出量。在控制系统分析与设计中,系统的被 控量常作为输出量。实际上,控制系统中需要监控的量都可以作为输出量。例如,系统的误 差信号等。 1.2自动控制系统的类型 自动控制系统根据分类的目的,可以用多种方法进行分类。了解控制系统的分类方法, 就能在分析和设计系统之前,对系统有一个正确的认识 下面介绍控制系统常见的几种类型及其性质 1.2.1开环、闭环与复合控制系统 控制系统按其结构可分为开环控制系统、闭环控制系统和复合控制系统 1.开环控制系统 在例1.2所示电动机速度控制系统中,如果没有人参与,就是开环控制系统。这时,系 统仅受控制量的控制,输出对系统的控制没有作用,这也是开环控制系统的特点。借助于开 环控制系统的这一特点,可以给出开环控制系统的定义 如果控制系统的被控量对系统没有控制作用,这种控制系统称为开环控制系统。开环 控制系统的控制原理如图1.6所示。 扰动 考 控制器 被控_被控 图16开环控制系统 在开环调速系统中,如果没有任何扰动,电机将按期望的速度运行,但当有扰动时,例 如负载的变化、电网电压的变化或者其它参数的变化,这些扰动就要影响到电机转速,使它 偏离期望值。这时如没有人去进行调节,电机就不能自动回到期望值。为了能使电机在扰动 的影响下也能自动稳定到期望值,必须采用闭环控制系统。 2.闭环控制系统或反馈控制系统 上述自动调速系统就是闭环控制系统。我们已经简单地分析了它的工作原理,可以看出,过程，使之具有一定的状态和性能。具有自动控制功能的系统称为自动控制系统。 在自动控制系统中，有许多变量或者信号。从系统外部施加到系统上而与该系统的其 他信号无关的信号称为输入信号。输入信号包括参考输入和扰动输入。在控制系统中希望 被被控信号再现的恒定的或随时间变化的输入信号称为参考输入，简称为输入。而干扰系统 被控量达到期望值的输入称为扰动输入，简称为扰动。例如，温度控制系统中的温度设定是 参考输入，而蒸汽温度的变化、热水流量的变化等都是干扰热水温度恒定的，所以都是扰动 输入。在电机速度控制系统中，电位器给出的电压是参考输入，而电机负载的变化、电网电 压的波动等都是干扰电机速度保持恒定的变量，是扰动输入。 在有些系统中，参考输入是随时间变化的，例如啤酒发酵、家禽孵化过程中，温度设 定是时间的函数。而在自动火炮系统中，飞机的飞行轨迹是自动火炮系统的参考输入，是一 个事先无法预料的信号。 系统中被控制的量称为被控量。例如，温度控制系统中的温度，电动机速度控制系统 中的电动机转速都是被控量。自动控制系统的作用就是使被控量按照期望的规律变化。控 制器的输出称为控制量。例如，温度控制系统中的蒸汽阀门开度，电机速度控制系统中的电 枢电压都是控制量。控制系统输出的量称为输出量。在控制系统分析与设计中，系统的被 控量常作为输出量。实际上，控制系统中需要监控的量都可以作为输出量。例如，系统的误 差信号等。 1.2 自动控制系统的类型 自动控制系统根据分类的目的，可以用多种方法进行分类。了解控制系统的分类方法， 就能在分析和设计系统之前，对系统有一个正确的认识。 下面介绍控制系统常见的几种类型及其性质。 1.2.1 开环、闭环与复合控制系统 控制系统按其结构可分为开环控制系统、闭环控制系统和复合控制系统。 1. 开环控制系统 在例1.２所示电动机速度控制系统中，如果没有人参与，就是开环控制系统。这时，系 统仅受控制量的控制，输出对系统的控制没有作用，这也是开环控制系统的特点。借助于开 环控制系统的这一特点，可以给出开环控制系统的定义： 如果控制系统的被控量对系统没有控制作用，这种控制系统称为开环控制系统。开环 控制系统的控制原理如图1.6所示。 图1.6 开环控制系统 控制器 被控 对象 扰动 参考输入 控制量 被控量 在开环调速系统中，如果没有任何扰动，电机将按期望的速度运行，但当有扰动时，例 如负载的变化、电网电压的变化或者其它参数的变化，这些扰动就要影响到电机转速，使它 偏离期望值。这时如没有人去进行调节，电机就不能自动回到期望值。为了能使电机在扰动 的影响下也能自动稳定到期望值，必须采用闭环控制系统。 2. 闭环控制系统或反馈控制系统 上述自动调速系统就是闭环控制系统。我们已经简单地分析了它的工作原理，可以看出