文章目录
- A 自动控制的一般概念
- A.a 自动控制系统
- A.b 控制系统的性能要求
- A.c 自动控制的基本方式
A 自动控制的一般概念
A.a 自动控制系统
控制：是指利用控制装置来操纵被控对象， 使被控量按指定的规律变化。
被控对象： 在自动控制技术中，把工作的 机器设备称为被控对象
被 控 量：把表征这些机器设备工作状态 的物理参量称为被控量。
控制装置：产生控制信号的物理装置。
系统：由相互关联的部件按一定的次序构成的结构， 能够提供预期的输出。
自动控制系统：在没有人直接参与下，利用控 制装置来操纵被控对象，使被控量按指定的规 律变化的控制系统。即把人的工作用机器代替。
| 人控制 | 机器代替人控制 |
 |  |
A.b 控制系统的性能要求
自动控制的任务：利用控制装置操纵被控对象，使 被控量按指定的规律变化，通常希望被控量等于给定 值。
若给定值以时间函数表示，被控量以时间函数 表示，则应使被控量满足
但是实际系统中通常存在储能和惯性等因素，所以系统的输出不可能马上等于输入，需要一个动态变化过程。
动态过程：将系统受到给定值或干扰信号作用后， 控制被控量变化的全过程称为系统的动态过程。
工程上常从稳、快、准三个方面来评价控制系统。
- 稳： 控制系统的稳定性与平稳性。
- 快： 系统的快速性。
- 准： 系统的稳态精度。
（1）稳：
稳：动态过程的
稳定性
如上图所示，系统在外作用下，
输出逐渐与期望值一致
，则系 统是
稳定
的，如曲线①所示；若被控量
随着时间的增加，越来 越偏离给定值
，则称系统是
不稳定
的，如图中的曲线2所示。
稳：动态过程的
平稳性
平稳：是指动态过程振荡的幅值和频率，
若动态过 程摆动的幅值较小，摆动的频率较低，则称平稳性 好
，图中曲线 2 的平稳性优曲线 1。
（2）快
快： 指动态过程的快速性
快速性：即动
态过程进行的时间的长短
。过程时间越短，说明 系统快速性越好，反之说明系统响应迟钝，图中曲线②的快速 性比曲线①好。
（3）准
准： 指系统在动态过程结束后，其
被控量（或反馈量） 与给定值的偏差，这一偏差称为稳态误差
，是衡量稳 态精度的指标，反映了系统后期稳态的性能。
系统的稳、快、准三方面的性能指标往往由于被控对象 的具体情况不同，各系统要求也有所侧重，而且同一个 系统的
稳、快、准的要求是相互制约的
。
A.c 自动控制的基本方式
1 典型的自动控制原理方框图
测量元件：用以测量被控量或干扰量。
比较元件：将被控量与给定值进行比较
执行元件：根据比较后的偏差，产生执行作用，去操
纵被控对象
参与控制的信号来自三条通道，即给定值，被控量，干扰量
2 控制的基本方式
（1）开环控制
- 按
给定值
- 按
干扰
（2）按偏差调节的闭环控制（闭环控制或反馈控制）
（3）3、复合控制
2.1 按给定值操纵的开环控制
控制原理：控制装置
根据给定值
产生控制作用，
输出 量对系统的控制作用没有影响
，信号从输入到输出是 单向传递的。
特点：控制装置
只按给定值来控制受控对象
；
优点：控制系统结构简单，成本低；
缺点：抗干扰能力差，对被控量偏离给定值的偏差 无修正能力，控制精度不高。
2.2 按干扰补偿的开环控制
控制原理：利用干扰信号产生控制作用，补偿 干扰对被控量的影响。
特点：适用于存在强干扰且变化比较剧烈的场合。
优点：当干扰可测时，利用控制装置能对干扰进行 全补偿。
缺点：只能对可测干扰进行补偿，对不可测干扰以 及受控对象、各功能部件内部参数变化对被控量的 影响无补偿能力。
2.3 按偏差调节的闭环控制
控制原理：根据被控量和给定值的偏差来进行调节。
由于对被控量进行了测量和反馈，信号可以在前向通 道和反馈通道中闭合传递，形成闭环，故称这种方式 为闭环控制或反馈控制.
反馈回来的信号与给定值相减，即根据偏差进行控制， 称为负反馈，反之称为正反馈。
这种控制方式控制精度较高，因为无论是干扰的作用， 还是系统结构参数的变化，只要被控量偏离给定值， 系统就会自行纠偏。
2.4 复合控制