“数控机床的开环控制系统”如下：
note: 开环系统的优点：结构简单，系统稳定性好，成本低； 开环系统的缺点：当控制过程受到各种扰动因素影响时，将会直接 影响输出量，而系统不能自动进行补偿。

滑动台面系统 （开环系统）
2.闭环控制系统
定义： 如果系统的输出端和输入端之间存在 反馈回路，输出量对控制过程产生直接影 响，这种系统称为闭环控制系统。
总结：人工控制过程就是 “检测偏差再纠正偏差 ”的过程
当然可以用一个控制器来代替人的职能，把人工控制变成 一个自动控制系统。
note: ∆u=u1-u2 当偏差信 号∆u=0时 电动机才 停转！！
综上所述，可以归纳控制系统的工作原理如下：
(1) 检测输出量的实际值； (2) 将实际值与给定值(输入量)进行比较得出偏差 值； (3) 用偏差值产生控制调节作用去消除偏差。
附加实例

实例1：
恒值控制系统、随动系统和程序（过程）控制系统的主要区别是什么？判 断下列系统属于哪一类系统？ 电饭煲、空调机、热水器、仿形加工机床、自动跟踪雷达、交流稳压器、 数控加工中心和啤酒生产自动线等。
[答]：1.恒值控制系统的特点：系统的输入量是恒量，并且要求系统的输出量相应地
保持恒定； 随动系统的特点：系统的输入量是变化着的（甚至是随机的），并且要求系统 的输出量能跟随输入量的变化而作出相应的变化； 程序(过程)控制系统的特点：生产过程中的各物理量按照程序指令作协调的调 整和变化。
3.半闭环控制系统
定义：如果控制系统的反馈信号不是直接
从系统的输出端引出，而是间接地取自中 间的测量元件（例如在数控机床的进给伺 服系统中，若将位置检测装置安装在传动 丝杠的端部，间接测量工作台的实际位 移），则这种系统称为半闭环控制系统。

1.1.3 闭环控制系统的组成

包括：给定元件、反馈元件、比较元件、放大元件、 执行元件及校正元件 。
第1章 控制系统的基本概念
1.0 绪论
时不变线性定常系统 研究内容 单输入、 单输出系统( SISO system) 拉普拉斯变换（拉氏变换） 经典控制理论 数学基础 有关复数、 微分方程的计算 数学（拉普拉斯变换／复数／微分方程） 自动控制理论 先导课程电工学（RLC／运算放大器／直流电机电枢回路等计算） 力学（“质量－弹簧－阻尼”系统） 时变非线性系统 研究内容 多输入、 多输出系统( MIMO system) 现代控制理论 矩阵 数学基础 状态方程

1.2 控制系统的基本类型
1.2.1 按输入量的特征分类 1.恒值控制系统 定义：系统的输入量是恒量，并且要求系统的输 出量相应地保持恒定。

[实例]空调机、交流稳压电源等就是恒值控制系统
2. 随动系统 定义：系统的输入量是变化着的（甚至是随机 的），并且要求系统的输出量能跟随输入量的 变化而作出相应的变化。
上图表示一个用于“机床切削加工”的程序控制系统 （上图：构成开环；下图：构成闭环）
1.2.2 按系统中传递信号的性质分类

1.连续控制系统
定义：系统中各部分传递的信号都是连续时间变量的系统称 为连续控制系统。
note: ① 连续控制系统分为线性系统和非线性系统； ② 能用线性微分方程描述的系统称为线性系统， 不能用线性微分方程描述、存在着非线性部件的系统 称为非线性系统。
右 图 ： 为 一 随 动 系 统
液压缸缸体(刀具6)完全跟 随阀芯(触销8)运动_____ 随动系统
3.程序控制系统 定义：这种系统的输入量不为常值，但其变 化规律是预先知道和确定的。可以预先将 输入量的变化规律编成程序，由该程序发 出控制指令，在输入装置中再将控制指令 转换为控制信号，经过全系统的作用，使 控制对象按指令的要求而运动。
“恒温箱温度自动控制系统”的职能框图如下：
note:⊗代表比较元件；箭头代表作用方向；每个职 能框代表一个环节。
1.1.2 开环控制和闭环控制
1.开环控制系统
定义：如果系统只是根据输入量和干扰量 进 行控制，而输出端和输入端之间不存在反馈 回路，输出量在整个控制过程中对系统的控 制不产生任何影响，这样的系统称为开环控 制系统。
续
实例4：
续
第一章结束 作业：习题 1-1 1-2 1-4
thank you！！！

1948年
：维纳→《控制论》→形成了经典 控制理论； 1968年 ：麦克斯威尔→ 〖调速器原理〗 → “反馈控制理论”； 劳斯（1884年）、霍尔维茨（1895年） →代 数稳定判据； 1932年 ：Nyquist(奈奎斯特)→Nyquist 稳 定判据；
此后：Bode(波特)→负反馈放大器； 1948年：伊万斯→根轨迹法→充实《控制理论》； 二战后：控制理论(扩充)→民用、化工、炼油、冶 金中→使之发展！ 1954年 ：钱学森→《工程控制论》！ 50、60年代：→导弹制导、数控、空间技术→
⒞ 快速性： 快速性是指当系统的输出量与输入量之间产生偏差 时，消除这种偏差的快慢程度。

note: ⒜由于控制对象的具体情况不同，各种系统对稳定、精确、 快速这三方面的要求是各有侧重的： 例如，调速系统对 稳定性要求较严格，而随动系统则对快速性提出较高的要 求； ⒝即使对于同一个系统，稳、快、准也是相互制约的。提高 快速性，可能会引起强烈振荡；改善了稳定性，控制过程 又可能过于迟缓，甚至精度也会变差。

【答】★ 家用洗衣机为定时设定，无反馈环节；普通车床、多 速电风扇、调光台灯、自动报时电子钟等均为预先的设定控 制，并无反馈环节，它们都是开环控制； ★ 而电冰箱、空调器、电饭煲等都有测温元件和温度反 馈控制； ★ 高楼水箱、抽水马桶等都有水位检测和水位反馈控制， 因此，它们是闭环控制。
实例3：
1.1.1
工作原理
下面以恒温控制系统分析控制系统的控制工程
人工调节过程可归结如下：
(1)观测由测量元件(温度计)测出的恒温箱内的温度(被控制 量)； (2)与要求的温度值(给定值)进行比较，得出偏差的大小和 方向。
(3)根据偏差的大小和方向再进行控制。当恒温箱内温度高 于所要求的给定温度值时，调整调压器使电压减小，温度 降低。若温度低于给定的值，则调整调压器，使电压增加， 温度升到正常范围。
控制工程：是一门新型的科学技术，也是一门 边缘学科。它的理论基础是工程控制论； 历史：一千多年前〈铜壶滴漏计时器、指南针、天文 仪器〉(四大发明:火药/造纸术/指南针/印刷术)； 瓦特：(1788年)发明了蒸汽机飞轮调速器，充实了 “经典控制理论”； 战争：二次大战前 〈试凑法〉，二次大战期间 【由 于建造】〈飞机、自动驾驶仪、雷达跟踪系统、火炮 瞄准系统〉，从而推动了控制论的发展！

2.离散控制系统
定义：系统中某一处或数处的信号是脉冲序列或数字量 传递的系统称为离散控制系统(也称数字控制系统)。 note: 由计算机参与的控制系统肯定是离散控制系统
note:
连续控制系统和离散控制系统的信号形式
有较大差别，因此在分析方法上也有明显 的不同； 连续控制系统以微分方程来描述系统的运 动状态，并用拉氏变换法求解微分方程； 而离散系统则用差分方程来描述系统的运 动状态，用Z变换法引出脉冲传递函数来研 究系统的动态特性。
2.恒值控制系统:电饭煲、空调机、热水器、交流稳压器；
随动系统：仿形加工机床、自动跟踪雷达； 程序（过程）控制系统：数控加工中心和啤酒生产自动线。
实例2：
指出下列系统中，哪些属于开环控制？哪些属于闭环控制？ ①家用电冰箱；②家用空调器；③家用洗衣机；④抽水马桶； ⑤普通车床；⑥电饭煲；⑦多速电风扇；⑧高楼水箱；⑨调 光台灯；⑩自动报时电子钟。
说明：
给定元件：用于产生给定信号或输入信号； 反馈元件：测量被控制量或输出量； 比较元件：用来接收输入信号和反馈信号并进行 比较，产生反映两者差值的偏差信号； 放大元件：对偏差信号进行放大的元件； 执行元件：直接对控制对象进行操纵的元件； 校正元件：校正元件又称校正装置。串接在系统 前向通路上的称为串联校正装置，并接在反馈回 路上的称为并联校正装置。
1．3 对控制系统的基本要求

稳定、精确、快速
⒜ 稳定性： 稳定性就是指系统动态过程的振荡倾向及其恢复平 衡状态的能力。 ⒝ 精确性： 控制系统的精确性即控制精度，一般以稳态误差来 衡量。所谓稳态误差是指以一定变化规律的输入 信号作用于系统后，当调整过程结束而趋于稳定 时，输出量的实际值与期望值之间的误差值。

电子计算机技术→形成了 “现代控制理论”！
【总之】对“现代控制理论”有突出贡献的科学 家
1892年(沙俄)：李稚普诺夫； 1956年(前苏联)：邦特略京(极大值理论)； 1957年(美国)
：贝尔曼(动态规划理论)； 1960年(美国) ：卡曼(卡曼滤波理论)。
1.1 控制系统的工作原理及其组成
note: ①.反馈控制系统必是闭环控制系统； ②.前述的恒温箱温度自动控制系统就是一 个闭环控制系统；
note:
③.闭环系统的优点：控制精度高，不管遇到什么
干扰，只要被控制量的实际值偏离给定值，闭环 控制就会产生控制作用来减小这一偏差； 闭环系统的缺点：由于是靠偏差进行控制的，因此， 在整个控制过程中始终存在着偏差，由于元件的 惯性(如负载的惯性)，若参数配置不当，很容易 引起振荡，使系统不稳定，而无法工作。所以， 在闭环控制系统中精度和稳定性之间总存在着矛 盾，必须合理地解决。