A 自动控制的一般概念
A.a 自动控制系统
控制：是指利用控制装置来操纵被控对象， 使被控量按指定的规律变化。
被控对象： 在自动控制技术中，把工作的 机器设备称为被控对象
被 控 量：把表征这些机器设备工作状态 的物理参量称为被控量。
控制装置：产生控制信号的物理装置。
系统：由相互关联的部件按一定的次序构成的结构， 能够提供预期的输出。
自动控制系统：在没有人直接参与下，利用控 制装置来操纵被控对象，使被控量按指定的规 律变化的控制系统。即把人的工作用机器代替。
| 人控制 | 机器代替人控制 |
|---|---|
 |
 |
A.b 控制系统的性能要求
自动控制的任务：利用控制装置操纵被控对象，使 被控量按指定的规律变化，通常希望被控量等于给定 值。
若给定值以时间函数 表示，被控量以时间函数 表示，则应使被控量满足
但是实际系统中通常存在储能和惯性等因素，所以系统的输出不可能马上等于输入，需要一个动态变化过程。
动态过程：将系统受到给定值或干扰信号作用后， 控制被控量变化的全过程称为系统的动态过程。
工程上常从稳、快、准三个方面来评价控制系统。
- 稳： 控制系统的稳定性与平稳性。
- 快： 系统的快速性。
- 准： 系统的稳态精度。
（1）稳：
稳：动态过程的稳定性
如上图所示，系统在外作用下，输出逐渐与期望值一致，则系 统是稳定的，如曲线①所示；若被控量随着时间的增加，越来 越偏离给定值，则称系统是不稳定的，如图中的曲线2所示。
稳：动态过程的平稳性
平稳：是指动态过程振荡的幅值和频率，若动态过 程摆动的幅值较小，摆动的频率较低，则称平稳性 好，图中曲线 2 的平稳性优曲线 1。
（2）快
快： 指动态过程的快速性
快速性：即动态过程进行的时间的长短。过程时间越短，说明 系统快速性越好，反之说明系统响应迟钝，图中曲线②的快速 性比曲线①好。
（3）准
准： 指系统在动态过程结束后，其被控量（或反馈量） 与给定值的偏差，这一偏差称为稳态误差，是衡量稳 态精度的指标，反映了系统后期稳态的性能。
系统的稳、快、准三方面的性能指标往往由于被控对象 的具体情况不同，各系统要求也有所侧重，而且同一个 系统的稳、快、准的要求是相互制约的。
A.c 自动控制的基本方式
1 典型的自动控制原理方框图
测量元件：用以测量被控量或干扰量。
比较元件：将被控量与给定值进行比较
执行元件：根据比较后的偏差，产生执行作用，去操
纵被控对象
参与控制的信号来自三条通道，即给定值，被控量，干扰量
2 控制的基本方式
（1）开环控制
- 按
给定值操纵的开环控制 - 按
干扰补偿的开环控制
（2）按偏差调节的闭环控制（闭环控制或反馈控制）
（3）3、复合控制
2.1 按给定值操纵的开环控制
控制原理：控制装置根据给定值产生控制作用，输出 量对系统的控制作用没有影响，信号从输入到输出是 单向传递的。
特点：控制装置只按给定值来控制受控对象；
优点：控制系统结构简单，成本低；
缺点：抗干扰能力差，对被控量偏离给定值的偏差 无修正能力，控制精度不高。
2.2 按干扰补偿的开环控制
控制原理：利用干扰信号产生控制作用，补偿 干扰对被控量的影响。
特点：适用于存在强干扰且变化比较剧烈的场合。
优点：当干扰可测时，利用控制装置能对干扰进行 全补偿。
缺点：只能对可测干扰进行补偿，对不可测干扰以 及受控对象、各功能部件内部参数变化对被控量的 影响无补偿能力。
2.3 按偏差调节的闭环控制
控制原理：根据被控量和给定值的偏差来进行调节。
由于对被控量进行了测量和反馈，信号可以在前向通 道和反馈通道中闭合传递，形成闭环，故称这种方式 为闭环控制或反馈控制.
反馈回来的信号与给定值相减，即根据偏差进行控制， 称为负反馈，反之称为正反馈。
这种控制方式控制精度较高，因为无论是干扰的作用， 还是系统结构参数的变化，只要被控量偏离给定值， 系统就会自行纠偏。
2.4 复合控制
控制原理：复合控制就是开环控制和闭环控制相结合 的一种控制方式，即在闭环控制回路的基础上，附加 了一个输入信号或扰动作用的顺馈通路，来提高系统 的控制精度。
