（一）组成1被控对象：自动控制系统中要进行控制的设备或过程的一部分获全部。如恒温室。2执行器：一般由执行机构+调节机构组成。其职能是直接推动被控对象，使被控量发生变化。如电动调节阀：执行机构（电动机等）+调节机构（调节阀门）3检测元件（装置）：用来检测被控制量。如果这个被控量是非电量，要转换成电量。例如：测量转送一一测速发电机测量角度一一电位器、旋转变压器测量温度一一热电偶、热电阻4给定元件：其职能是给出与希望的被控量相对应的系统输入量（参据量）。如电位器。一一表示比较元件，它往往是控制器的一个组成部分，在图中5比较元件：把它单独画出来为的是说明其比较作用。“_”号表示给定值与反馈值符号相反，即负反馈。其职能是把测量元件检测到的被控量实际值与给定值进行比较，求出它们偏差。常用的比较元件有：差动放大器、电桥电路等。6放大元件：其智能是将比较元件给出的偏差信号进行放大，用来推动执行元件去控制被控对象。如放大器（电压放大、功率放大）7矫正元件：也叫补偿元件。用串联或反馈方式连接在系统中，改善系统的性能。1干扰干扰通道比较元件输入量L串联补偿控制器执行器图被控对象0.og反馈补偿N检测装置7
7 （一）组成 1 被控对象：自动控制系统中要进行控制的设备或过程的一部分获全部。 如恒温室。 2 执行器：一般由执行机构+调节机构组成。其职能是直接推动被控对象，使被 控量发生变化。 如电动调节阀：执行机构（电动机等）+调节机 构（调节阀门） 3 检测元件（装置）：用来检测被控制量。如果这个被控量是非电量，要转换成电量。 例如： 测量转送——测速发电机 测量角度——电位器、旋转变压器 测量温度——热电偶、热电阻 4 给定元件：其职能是给出与希望的被控量相对应的系统输入量（参据量）。 如电位器。 5 比较元件： ＋ － 表示比较元件，它往往是控制器的一个组成部分，在图中 把它单独画出来为的是说明其比较作用。“-”号表示给定值与反馈值符号相反， 即负反馈。其职能是把测量元件检测到的被控量实际值与给定值进行比较，求出 它们偏差。常用的比较元件有：差动放大器、电桥电路等。 6 放大元件：其智能是将比较元件给出的偏差信号进行放大，用来推动执行元件 去控制被控对象。如放大器（电压放大、功率放大） 7 矫正元件：也叫补偿元件。用串联或反馈方式连接在系统中，改善系统的性能。 输入量 θg θg 输入量 控制器 执行器 － θz 检测装置 比较元件 被控对象 θa 干扰 干扰通道 输出量 输出量 串联补偿 控制器 θz － － 比较元件 执行器 被控对象 检测装置 反馈补偿 干扰 干扰通道 θa
在控制系统中，常把5、6、7合在一起称为控制器。（二）常用术语：被控对象、被控量、给定值、传感器、执行器干扰一一引起被控量发生变化的外部原因。操作量一一被控量受到干扰后恢复到新稳定值需要通过调节阀向对象输入（或输出）的物料量或能量。如图中的热水量。【本讲课程的小结】今天我们讲述了什么是人工控制与自动控制，自动控制系统的基本组成。80
8 在控制系统中，常把 5、6、7 合在一起称为控制器。 （二） 常用术语：被控对象、被控量、给定值、传感器、执行器 干扰 —— 引起被控量发生变化的外部原因。 操作量 —— 被控量受到干扰后恢复到新稳定值需要通过调 节阀向对象输入（或输出）的物料量或能量。如图中的热水量。 【本讲课程的小结】今天我们讲述了什么是人工控制与自动控制，自 动控制系统的基本组成
课程名称：《自动控制原理》第2周，第1讲次本讲目的要求及重点难点：[目的要求]讲述自动控制系统的分类及分类方法[重点] 动控制系统的分类及分类方法。[难点] 动控制系统的分类及分类方法。[本讲课程的引入】通过讲述自动控制系统的分类方法，进一步了解自动控制系统。[本讲课程的内容]六自动控制系统的分类自动控制系统有多种分类方法（一）自动控制系统按其主要元件的特性方程式的输入输出特征，可分为：线性控制系统、非线性控制系统1线性连续控制系统这类系统可以用线性微分方程式描述，其一般形式为dn-1dc (t) +aic (t)+ac (t)ao.d c (t)+ anldtndt++dr (t) +br=bo dtmdtC（t）—一被控量r(t)一一系统输入量系数aoal...anbobi...bm是常数时，称为定常系统。dc (t)+3dc (t)+6dc (t)+8c (t)= r (t)dtdt?dt系数ao(t)ai(t)..an(t)bo(t)bi(t)）...bm(t)随时间变化时，称为时变系统。线性定常连续控制系统，按其输入量的变化规律不同又分为：（1）恒值控制系统（定值控制系统）一要求给定值是一常数，被控量亦等于一9
9 课程名称：《自动控制原理》 第 2 周 ， 第 1 讲次 本讲目的要求及重点难点： [目的要求] 讲述自动控制系统的分类及分类方法 [重 点] 动控制系统的分类及分类方法。 [难 点] 动控制系统的分类及分类方法。 [本讲课程的引入] 通过讲述自动控制系统的分类方法，进一步了解自动控制系 统。 [本讲课程的内容] 六 自动控制系统的分类 自动控制系统有多种分类方法 （一） 自动控制系统按其主要元件的特性方程式 的输入输出特征 ， 可分为：线性控制系统 、非线性控制系统 1 线性连续控制系统 这类系统可以用线性微分方程式描述，其一般形式为 m-1 m-1 n-1 n-1 d n d =b a r（t） c（t） m d m dt 0 n dt 0 b d + dt 1 +a dt 1 r（t） d c（t） +.+ +.+ r（t） c（t） bm-1 an-1 r（t）+ c（t）+ d dt dt bm a n C（t）——被控量 r(t)——系统输入量 系数 a0 a1 。an b0 b1 。bm 是常数时，称为定常系统 。 3c（t） c（t） dt d 3 2 + 3 2 dt d dt + 6 d c（t）+ 8 c（t）= r（t） 系数 a0(t) a1(t) 。an(t) b0(t) b1(t) 。bm(t) 随时间变化时，称为时变系统 。 线性定常连续控制系统，按其输入量 的变化规律 不同又分为： （1） 恒值控制系统（定值控制系统）—要求给定值是一常数，被控量亦等于一
个常数。例如恒速、恒温、恒压控制系统但由于扰动的影响，被控量会偏离参考量而出现偏差，系统便根据偏差产生控制作用，以克服扰动的影响，使被控量恢复到给定的常值。此系统分析、设计的重点是研究各种扰动对被控量的影响。此系统可以随生产条件的改变而改变，但一经调整后，被控量就应与调整好的输入量（参据量）保持一致。（2）随动系统这类系统的参据量是预先未知的随时间任意变化的函数，要求被控量以尽可能小的误差跟随参据量的变化，故又称为跟踪系统。随动系统中，扰动的影响是次要的，系统分析设计的重点是研究被控量跟随的快速性和准确性。如高射炮射角随动系统（3）程序控制系统这类控制系统的参据量是按预先规律随时间变化的函数，要求被控量迅速、准确地加以复现。如机械加工使用的数字程控机床2线性定常离散控制系统离散系统是指系统的某处或多处的信号为脉冲序列或数码形式，因而信号在时间上是离散的。离散系统要用差分方程描述，3非线性控制系统系统中只要有一个元件的输入一一输出特性是非线性的，这类系统就称为非线性控制系统。要用非线性微分方程（或差分）方程描述非线性方程的特点是系数与变量有关，或者方程中含有变量及其导数的高次幂或乘积项，如y(t)+y(t)y(t)+()=r(t)10
10 个常数。例如恒速、恒温、恒压控制系统 但由于扰动的影响，被控量会偏离参考量而出现偏差，系统便根据偏差产生 控制作用，以克服扰动的影响，使被控量恢复到给定的常值。 此系统分析、设计的重点是研究各种扰动对被控量的影响。 此系统可以随生产条件的改变而改变，但一经调整后，被控量就应与调整好 的输入量（参据量）保持一致。 （2）随动系统 这类系统的参据量是预先未知的随时间任意变化的函数，要求被控量以尽可 能小的误差跟随参据量的变化，故又称为跟踪系统。 随动系统中，扰动的影响是次要的，系统分析设计的重点是研究被控量跟随 的快速性和准确性。如高射炮射角随动系统 （3）程序控制系统 这类控制系统的参据量是按预先规律随时间变化的函数，要求被控量迅速、 准确地加以复现。如机械加工使用的数字程控机床 2 线性定常离散控制系统 离散系统是指系统的某处或多处的信号为脉冲序列或数码形式，因而信号在 时间上是离散的。离散系统要用差分方程描述。 3 非线性控制系统 系统中只要有一个元件的输入——输出特性是非线性的，这类系统就称为非 线性控制系统。 要用非线性微分方程（或差分）方程描述。 非线性方程的特点是系数与变量有关，或者方程中含有变量及其导数的高次 幂或乘积项，如 y(t) + y(t) y(t) + y (t) = r(t) . . . 2
严格地说，实际物理系统中都含有程度不同的非线性元部件，例如放大器非线性方程在数学上处理较困难，目前对不同类型的非线性控制系统的研究还没有统一的方法。但对于非线性程度不太严重的元部件，可采用在一定范围内线性化的方法。从而将非线性控制系统近似为线性控制系统。（二）按系统结构可分为（按控制方式分）1闭环控制系统也称反馈控制系统，如图所示，它的特点是系统中采用了负反馈，即存在着一条从系统输出端经过传感器到输入端的联络通道一一反馈通道。是按偏差控制的。2开环控制系统开环控制是一种简单的控制方式，其特点是控制器与被控对象间只有正向控制。输入量输出量控制器执行器被控对象3复合控制系统是按偏差控制和按扰动控制相结合的控制方式。扰动补偿装置比较元件输入量十—电压放大器—功率放大器电动机输出量测速发电机对于主要扰动采用适当补偿装置（一个补偿装置只能补偿一种扰动因素），同时再组成反馈控制系统实现偏差控制，以消除其它扰动产生的偏差。【本讲课程的小结】今天我们讲述了自动控制系统的分类。11
11 严格地说，实际物理系统中都含有程度不同的非线性元部件，例如放大器 非线性方程在数学上处理较困难，目前对不同类型的非线性控制系统的研究 还没有统一的方法。但对于非线性程度不太严重的元部件，可采用在一定范围内 线性化的方法。从而将非线性控制系统近似为线性控制系统。 （二）按系统结构可分为（按控制方式分） 1 闭环控制系统 也称反馈控制系统，如图所示，它的特点是系统中采用了负反馈，即存在着 一条从系统输出端经过传感器到输入端的联络通道——反馈通道。 是按偏差控制的。 2 开环控制系统 开环控制是一种简单的控制方式，其特点是控制器与被控对象间只有正向控 制。 控制器 输入量 执行器 被控对象 输出量 3 复合控制系统 是按偏差 控制和按扰动 控制相结合的控制方式。 － 测速发电机 功率放大器 补偿装置 电压放大器 输入量＋ 比较元件 电动机 扰动 输出量 对于主要扰动采用适当补偿装置（一个补偿装置只能补偿一种扰动因 素），同时再组成反馈控制系统实现偏差控制，以消除其它扰动产生的偏差。 【本讲课程的小结】今天我们讲述了自动控制系统的分类