1、特点：输出量不会对系统的控制作用产生影响。
2、优点：结构简单，成本相对较低，容易控制。
3、缺点：没有自动修正偏差的能力，抗干扰能力 差，控制精度不高。
4、适用场合：一般适合于干扰影响小、控制精 度要求不高的场合。
2、闭环控制(反馈控制)
控制系统的输入端与输出端既有顺向作用又有反向 联系的控制方式称为闭环控制。
(2)反馈控制实例 2)龙门刨床速度反馈控制系统
(2)反馈控制实例 2)龙门刨床速度反馈控制系统
4 反馈控制系统的基本组成
(1)基本组成结构方块图
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(2)基本元部件及其功能 1）给定元件: 设定被控量的给定值； 2）测量元件: 对系统被控量(输出置)进行测量； 3）比较元件: 对系统输出量与输入量进行代数运 算并给出偏差信号，起综合、比较变换作用。 4）放大元件: 对微弱的偏差信号进行放大，使其 有足够的幅但与功率。 5）执行元件: 根据放大后的偏差信号，对被控对 象执行控制任务，使输出量与希望值一致。
输入量
-
控制作用
输出量
控制装置
被控对象
测量装置
+
+
u u g+ 电压 e 功
u - 放大器
放a
-
n
M
- uf
+
-
测速发电机
负载扰动
ug
u u e 电压 e 功放 a 电动机 n
- 放大器
uf
测速机
1、特点：输出量对系统的控制作用产生影响。
2、优点：具有自动修正偏差的能力，抗干扰能力强，控制 精度高。
现对被控对象进行控制的任务。
反馈——把取出输出量送回到输入端，并与输入信 号相比较产生偏差信号的过程。
正反馈——反馈的信号是与输入信号相加，使产生 的偏差信号越来越大。
负反馈——反馈的信号是与输入信号相减，使产生 的偏差信号越来越小。
反馈控制——采用负反馈并利用偏差进行控制的过 程。
(2)反馈控制实例 1)人取书反馈控制系统
2、自动控制理论
经典控制理论
现代控制理论
研究对象 单输入、单输出系统 （SISO）
数学模型 传递函数
多输入、多输出系统 （MIMO）
状态方程
研究手段 频域法、根轨迹法 状态空间方法
研究目的 系统综合、校正
最优控制、系统辨
识、最佳估计、自 适应控制
3、反馈控制原理
(1)反馈控制原理——按偏差控制的原理 利用被控量与输入量之间的偏差进行控制，从而实
+
u0
+
uc
功率 放大
+
ua
+
n
SM 负载
R
i
电压
ub
+ 放大
按扰动控制的速度控制系统
给定 不变
电位器
电压 放大器
检测 电阻
负载 变化
+ +
功率 放大器
转速 电动机
把负载变化视为外部扰动输入，对输出转速产生 的影响及控制补偿作用，分别沿箭头的方向从输入端 传送到输出端，作用的路径也是单向的，不闭合的。 有时我们称按扰动控制为顺馈控制。
（3）自动控制系统(automatic control system)
指能够对被控对象的工作状态进行自动控制的系统，它 由被控对象和控制装置组成。
（4）被控量(controlled variable)
表征被控对象运行情况且需要控制的物理量。被控量又 称输出量、输出信号。
（5）给定值(set value)
指在没有人直接参与的情况下,利用控制器(控制装置), 使被控对象(或过程)的被控量(物理量或状态)自动地按照预 定的规律运行。
（2）被控对象(controlled object)
被控对象是指被控制的具体的机器设备、生产过程，是 系统的主体。例如火箭、锅炉、机器人、电冰箱等。控制装 置(控制器)指对被控对象起控制作用的设备总体，有测量变 换部件、放大部件和执行装置。
3、缺点： （1）结构复杂，成本高。 （2）存在稳定性问题，如果系统设计不合理或参数选择不 合适，系统可能产生振荡，严重时不能正常工作。
4、适用场合：适合于干扰不可预测、控制精度要求高的 场合。
3、开环控制和闭环控制的比较
1、与开环控制系统相比，闭环控制系统的最大特点是 检测偏差、纠正偏差 ； 2、从系统结构上看，闭环系统具有反馈通道；
6）被控对象: 指自动控制系统需要进行控制的机器、 设备或生产过程。被控对象要求实现自动控制的物理
量称为被控量或输出量。
7）校正元件: 用以改善系统性能
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（8）执行元件
直接作用于被控对象，使其被控量发生变化的 元件称为执行元件（阀门） 。
4 反馈控制系统的基本组成 开环控制 闭环控制 复合控制
自动控制原理
Automatic Control Theory
南华大学电气工程学院
目录
第一章 控制系统导论 1、自动控制系统的基本原理 2 、自动控制系统示例 3 、自动控制系统的分类 4 、自动控制系统的基本要求 5 、自动控制系统的分析与设计工具
1-1自动控制的基本原理
1、自动控制技术及其应用 1)自动控制基本术语 （1）自动控制(automatic control)
1、开环控制
控制系统的输入端与输出端只有顺向作用而没有反 向联系的控制方式称为开环控制。
开环控制系统方框图
a.按给定量控制的开环控制
+ug源自+u 功放
a
-
-
激 磁
n
M
负载扰动

ug
ua
n
电位器
功放
电动机
b.按干扰补偿的开环控制（又称顺馈控制）
计算
测量
执行
干扰
被控量 受控对象
*干扰→被控量 （单向、无反馈） *特点：抗扰动性好，控制精度较高。 *应用：只适合扰动量可测量的场合
（7）反馈控制系统(feedback control system)
通过测量、比较而得到偏差，由偏差产控制作用而使 偏差消除或减少，使被控量趋近于要求值 。又称为反馈 控制系统。
（8）自动控制理论(automatic control theory)
研究自动控制系统共同规律的一门科学。
解决的基本问题： • 建立系统的数学模型（建模） • 分析控制系统的性能（分析） • 控制系统的综合与校正——控制器设计（综合）
作用于自动控制系统的输入端并作为控制依据的物理量。 给定值又称输入信号、参考输入。
（6）偏差(error)
参考输入信号与反馈信号之差称为偏差信号（e= r - y）。
（6）干扰量(disturbance)
除给定值之外，凡能引起被控量变化的因素，都是干扰。 干扰又称扰动。干扰是一种对系统的输出产生不利影响的信号。 如果扰动产生在系统内部称为内扰；扰动产生在系统外部，则 称为外扰。外扰是系统的输入量。