上游充通大学 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY 8.1引言一控制论发展三阶段 阶段 经典控制论时期 现代控制理论时期 大系统理论时期 年代 1940~1950年代 1960年代 1970年代 单机自动化，解决单 机组自动化和生物系 生物、社会系统等 研究对象 输入单输出系统的控 统的多输入多输出系 众多变量的大系统 制问题 统的控制问题 综合自动化问题 数学工具 微分方程、拉普拉斯 一次微分方程组、矩 模糊集、神经元网 变换和传递函数 阵论、状态空间法等 络等 研究方法 时域法、频域法和根 变分法、极大值原理 轨迹法 动态规划理论等 以时域法为主 研究重点 控制系统的快速性、 最优控制、随机控制 大系统多级递阶控 稳定性及其精度 和自适应控制 制 核心控制 计算机，自动控制逐 装置 模拟控制系统 步进入数字化时代 网络化的计算机 6
6 8.1 引言—控制论发展三阶段 阶段 经典控制论时期 现代控制理论时期 大系统理论时期 年代 1940~1950年代 1960年代 1970年代 研究对象 单机自动化，解决单 输入单输出系统的控 制问题 机组自动化和生物系 统的多输入多输出系 统的控制问题 生物、社会系统等 众多变量的大系统 综合自动化问题 数学工具 微分方程、拉普拉斯 变换和传递函数 一次微分方程组、矩 阵论、状态空间法等 模糊集、神经元网 络等 研究方法 时域法、频域法和根 轨迹法 变分法、极大值原理、 动态规划理论等 以时域法为主 研究重点 控制系统的快速性、 稳定性及其精度 最优控制、随机控制 和自适应控制 大系统多级递阶控 制 核心控制 装置 模拟控制系统 计算机，自动控制逐 步进入数字化时代 网络化的计算机
图 上游充通大学 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY 8.2基本概念和原理 1 8.2.1自动控制基本概念 2 8.2.2控制系统基本方式 3 8.2.3控制系统分类 7
7 8.2 基本概念和原理 8.2.1 自动控制基本概念 8.2.2 控制系统基本方式 8.2.3 控制系统分类 1 2 3
上游充通大学 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY 8.2.1自动控制基本概念 (1)过程控制 是指在没有人直接参与的条件下，利用控制装置使被控对象按照预 定的技术要求进行工作。 (2)过程控制系统 是指能够对被控对象的工作状态进行过程控制的系统，它由被控对 象和控制装置组成。 (3)被控对象 指需要给以控制的机器、设备或生产过程。被控对象是控制系统的 主体，例如火箭、锅炉、机器人、电冰箱等。 (4)控制装置 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。 8
8 8.2.1 自动控制基本概念 (1) 过程控制 是指在没有人直接参与的条件下，利用控制装置使被控对象按照预 定的技术要求进行工作。 (2) 过程控制系统 是指能够对被控对象的工作状态进行过程控制的系统，它由被控对 象和控制装置组成。 (3) 被控对象 指需要给以控制的机器、设备或生产过程。被控对象是控制系统的 主体，例如火箭、锅炉、机器人、电冰箱等。 (4) 控制装置 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
上游充通大学 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY 8.2.1自动控制基本概念 控制装置与被控对象构成自动控制系统。下图的室温自动控 制系统中，恒温室是被控对象，加热器为控制装置。 室温自动控制系统 热水加热器 送风 1-热水加热器； 恒温室 2-传感变送器； 3 4 3-控制器； 4-执行器 M 回风 入 热水↑↓ 回水 9
9 8.2.1 自动控制基本概念 控制装置与被控对象构成自动控制系统。下图的室温自动控 制系统中，恒温室是被控对象，加热器为控制装置。 恒温室 TC TT M 回 风 送风 热水 回水 热水加热器 1 3 4 2 室温自动控制系统 1- 热水加热器； 2-传感变送器； 3- 控制器； 4- 执行器
上游充通大学 8.2.1自动控制基本概念 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY (5)被控量 指被控对象中要求保持给定值、要按给定规律变化的物理量。 被控 量又称输出量、输出信号。 (6)给定值： 作用于过程控制系统的输入端并作为控制依据的物理量。 (7)干扰量： 除给定值之外，凡能引起被控量变化的因素，都是干扰，又称扰动。 (8)反馈： 输出量通过适当检测设备又送回输入端，并与输入变量相比较，称 为反馈。 正反馈：输出量与输入量相加。 负反馈：输出量与输入量相减。 偏差：输出变量与输入变量相比较所得的结果。 10
10 8.2.1 自动控制基本概念 (5) 被控量 指被控对象中要求保持给定值、要按给定规律变化的物理量。被控 量又称输出量、输出信号。 (6) 给定值： 作用于过程控制系统的输入端并作为控制依据的物理量。 (7) 干扰量： 除给定值之外，凡能引起被控量变化的因素，都是干扰，又称扰动。 (8) 反馈： 输出量通过适当检测设备又送回输入端，并与输入变量相比较，称 为反馈。 正反馈：输出量与输入量相加。 负反馈：输出量与输入量相减。 偏差：输出变量与输入变量相比较所得的结果