第二节 自动控制的一般概念
控制：使被控对象按照控制者的意愿运动。
系统：是由一些相互联系、相互制约的若干 组成部分结合而成的、具有特定功能的一个 有机整体。
从三个方面理解系统的概念： （1）系统是由若干 要素（部分）组成的。（2）系统有一定的结构。 （3）系统有一定的功能，或者说系统要有一定的 目的性。
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第一章 控制系统导论
例1.11.人工控制恒温箱
[控制过程] 1 观测恒温箱内的温度（
被控制量） 2 与要求的温度（给定值
）进行比较得到温度偏 差的大小和方向 3 根据偏差大小和方向调 节调压器，控制加热电 阻丝的电流以调节温度 回复到要求值
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第一章 控制系统导论
• 第四章 线性系统的根轨迹分析法 6
• 第五章 线性系统的频域分析法 10
• 第六章 反馈控制系统的设计
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• 第七章 数字控制系统的分析与设计 8
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第一章 控制系统导论
第一节自动控制系统举例 例1.1.以机器人为单元的无人化工厂
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第一章 控制系统导论
将系统的输出量反送到输入端，与输入量相 比较产生偏差；根据偏差确定控制信号；驱 动执行器操作以减小或消除偏差，实现控制 目标。
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第一章 控制系统导论
控制系统的基本组成
输入信号 给定值
偏差 控制器
-
执行机构
测量装置
干扰
被控对象
输出量
典型控制系统的方块图
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例1.11.人工控制恒温箱（续）
期望温度 偏差 大脑
手
-
眼睛
调压器 恒温箱 温度计
实际温度
人工控制恒温箱方块图
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第一章 控制系统导论
例1.12恒温箱自动控制系 统
[控制过程]
1 恒温箱实际温度由热电 偶转换为对应的电压u2
2 恒温箱期望温度由电压 u1给定，并与实际温度 u2比较得到温度偏差信 号u=u1-u2
第一章 控制系统导论
被控对象：要求实现自动控制的设备或过程
被控量（输出量）：指被控对象的输出
控制量：控制器施加给被控对象的控制信号
输入量（参考输入）：作用于控制系统输入 端，并可实现使系统具有预定性能或预定输 出的物理量
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第一章 控制系统导论
偏差：参考输入与反馈信号之间的差值
第一章 控制系统导论
控制系统的工作过程： ➢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。
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第一章 控制系统导论
反馈控制原理：
为了实现被控对象的状态或参数按预定规律 运行，需要获取被控对象的反馈信息，控制 装置根据反馈信息对被控对象施加控制作用 ，用来不断修正输出量与预定规律的偏差。
第一章 控制系统导论
例1.6.[人造卫星]:在预定轨道飞行
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第一章 控制系统导论
例1.7.[电热水器]:将水加热到设定温度
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第一章 控制系统导论
例1.8.[全自动洗衣机]:按设定程序洗衣服
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第一章 控制系统导论
第一章 控制系统导论
方块图（方框图）：由方块、信号线、比较 点和引出点组成。
信号线 比较点
方块
引出点
信号线：表示信号的流向，用带箭头的线表 示
方块：表示控制装置和被控对象，表示对信号的
变换 。
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第一章 控制系统导论
比较点：表示对两个以上信号进行加减运算。
引出点：表示信号引出或测量的位置。
绘制方框图时，首先画出系统各元部件的方块 ，然后根据各元部件的信号流向，用信号线将 各方块连接起来。 Nhomakorabea17
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第一章 控制系统导论
例1.10：汽车方向控制系统
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第一章 控制系统导论
预期行
驶路线
偏差
+ 比较器
驾车人
方向盘
视觉测量
实际行 汽车 驶路线
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3 温度偏差信号经放大后 ，驱动执行电动机调节 电流，直到温度达到给 定值为止，此时，偏差 u=0,电机停止转动。
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第一章 控制系统导论
例1.12.恒温箱自动控制系统（续）
设定 温度
放大器
控制电机
减速器 调压器 恒温箱
恒温箱 温度
热电偶
恒温箱自动控制系统方块图
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误差：期望输出与实际输出之间的偏差
扰动：指外界或系统内部影响系统输出的干 扰信号
反馈：指取出输出量送回到输入端并与输入 信号相比较产生偏差的过程
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例1.2.墙面清洗机器人
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第一章 控制系统导论
例1.3.机械手
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第一章 控制系统导论
例1.4.[导弹]:自动飞行到预定目标
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第一章 控制系统导论
例1.5.[无人驾驶飞机]:按照预定航线飞行
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第一章 控制系统导论
第三节 控制系统基本结构 例1.9：调节容器液面位置的人工闭环控制系统
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第一章 控制系统导论
预期
眼 观 察
干扰或 激励
液体的流 入和流出
目标 分析
脑
执手
工作
决策
行
对象
实际 结果
液位
眼 观
察
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自动控制原理
自动控制原理
授课老师：瞿福存
联系方式：Email：qufc@
课件密码：student
课程基本情况：见《自动控制原理A》课程 教学大纲 。
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自动控制原理
课程的主要内容及学时分配
• 第一章 控制系统导论 6
• 第二章 控制系统的数学模型
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• 第三章 线性系统的时域分析法 10
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第一章 控制系统导论
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,使机器、设备或生产过程的 某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运 行。
自动控制系统 :为了实现自动控制任务，将被 控对象和控制装置按照一定的方式连接起来组 成的一个有机整体。
自动控制理论 :是研究自动控制共同规律的一 门技术科学。