自动控制原理 自动控制原理是什么_自动控制原理

1、自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。它的发展初期，是以反馈理论为基础的自动调节原理，主要用于工业控制。二战期间为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪、火炮定位系统、雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用设备，进一步促进并完善了自动控制理论的发展。

2、二战后，已形成完整的自动控制理论体系，这就是以传递函数为基础的经典控制理论，它主要研究单输入单输出的线形定常数系统的分析和设计问题。

811自动控制原理

首先写出，开环传递函数，也就是G(s)H(s)=(Ks+m)/s^a(s-b)(s-c)等形式，其中的a就是积分环节数，需要注意的是：必须将分母(即特征方程式)中的s都提出来之后，才可以确定a值，a是0，那么系统就是0型，a的值直接代表几型系统。

1、自动控制（automatic control）是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。自动控制是相对人工控制概念而言的。

2、自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。自动控制是工程科学的一个分支。它涉及利用反馈原理的对动态系统的自动影响，以使得输出值接近我们想要的值。从方法的角度看，它以数学的系统理论为基础。我们今天称作自动控制的是二十世纪中叶产生的控制论的一个分支。基础的结论是由诺伯特·维纳，鲁道夫·卡尔曼提出的。

3、室内温度的调节 室内温度的调节是一个简明易懂的例子。目的是把室内温度保持在一个定值θ，尽管开窗等因素使得室内热量散发出室外（干扰d）。为了达到这个目的，加热必须被适当的影响。通过阀门的调节，温度就会保持恒定。除此之外，在人们有感觉之前，暖器热水的温度也会受外界温度的干扰。其余的例子还有三油桶系统。

自动控制原理复试常见问题

811自动控制原理如下：

811自动控制原理是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程(统称被控对象)的某个工作状态或参数（即被控制量）自动地按照预定的规律运行。

811自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。它的发展初期，是以反馈理论为基础的自动调节原理，主要用于工业控制。早期为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪、火炮定位系统、雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用设备，进一步促进并完善了自动控制理论的发展。

811自动控制原理涉及的基本知识点如下：

1、简单物理系统的微分方程和传递函数的列写和计算。

2、方框图和信号流图的变换和化简。

3、开环传递函数与闭环传递函数的推导和计算。

4、线性连续系统的动态过程分析。

5、代数稳定判据及其在线性系统中的应用。

6、根轨迹的基本特性及典型系统根轨迹的绘制。

7、用根轨迹分析系统的动态性能和稳定性。

8、波德图和奈奎斯特图的绘制。

9、奈奎斯特稳定判据及应用。

10、用开环频率特性分析系统的主要动态和静态特性。

11、校正的基本原理及设计方法。

12、简单非线性控制系统分析的描述函数分析方法及相平面方法。

13、采样系统的分析及校正的基本方法。

自动控制原理知识点总结是什么？

自动控制原理复试常见问题介绍如下：

1. 传递函数：传递函数是指在零初始条件下，系统输出量的拉式变换与系统输入量的拉式变换之比。

2. 系统校正：给系统加入特定的环节，使系统达到我们的要求，这个过程叫系统校正。

3. 主导极点：如果系统闭环极点中有一个极点或一对复数极点据虚轴最近且附近没有其他闭环零点，则它在响应中起主导作用，称为主导极点。

4. 香农定理：要求离散频谱各分量不出现重叠,即要求采样角频率满足如下关系：ωs≥2ωmax 。

5. 状态转移矩阵：描述系统从某一初始时刻向任一时刻的转移。

6. 峰值时间：系统输出超过稳态值达到第一个峰值所需的时间为峰值时间。

7. 动态结构图：把系统中所有环节或元件的传递函数填在系统原理方块图的方块中，并把相应的输入、输出信号分别以拉氏变换来表示，从而得到的传递函数方块图就称为动态结构图。

8. 根轨迹的渐近线：当开环极点数 n 大于开环零点数 m 时，系统有n-m 条根轨迹终止于 S 平面的无穷远处，且它们交于实轴上的一点，这 n-m 条根轨迹变化趋向的直线叫做根轨迹的渐近线。

9. 脉冲传递函数：零初始条件下，输出离散时间信号的z变换与输入离散信号的z变换之比。

10.Nyquist判据（或奈氏判据）：当ω由-∞变化到+∞时， Nyquist曲线（极坐标图）逆时针包围（-1，j0）点的圈数N，等于系统G(s)H(s)位于s右半平面的极点数P ，即N=P，则闭环系统稳定；否则（N≠P）闭环系统不稳定，且闭环系统位于s右半平面的极点数Z为：Z=∣P-N∣

11.程序控制系统: 输入信号是一个已知的函数，系统的控制过程按预定的程序进行，要求被控量能迅速准确地复现输入，这样的自动控制系统称为程序控制系统。

12.稳态误差：对单位负反馈系统，当时间t趋于无穷大时，系统对输入信号响应的实际值与期望值（即输入量）之差的极限值，称为稳态误差，它反映系统复现输入信号的（稳态）精度。

13.零阶保持器：零阶保持器是将离散信号恢复到相应的连续信号的环节，它把采样时刻的采样值恒定不变地保持（或外推）到下一采样时刻。

15.常见的建立数学模型的方法有哪几种？各有什么特点？

有以下三种：

(1)机理分析法：机理明确，应用面广，但需要对象特性清晰,

(2)实验测试法：不需要对象特性清晰，只要有输入输出数据即可，但适用面受限,

16.PD属于什么性质的校正？它具有什么特点？

超前校正。可以提高系统的快速性，改善稳定性

17.幅值裕度，相位裕度各是如何定义的？

18. 典型的非线性特性有哪些？

饱和特性、回环特性、死区特性、继电器特性

19. 简要画出二阶系统特征根的位置与单位阶跃响应曲线之间的关系。

20. 减小系统在给定信号或扰动信号作用下的稳态误差的方法主要有那些？

1、适当增加开环增益或增大扰动作用前系统前向通道的增益；

2、适当增加系统前向通道中积分环节的数目；

21. 连续控制系统或离散控制系统稳定的充分必要条件是什么？

连续控制系统稳定的充分必要条件是闭环极点都位于S平面左侧；

离散控制系统稳定的充分必要条件系统的特性方程的根都在Z平面上以原点为圆心的单位圆内。

时域内有赫尔维兹判据，劳斯判据

复域内有根轨迹

频域内有奈奎斯特稳定判据，对数判据

非线性系统有描述函数法，相平面法

22. 非线性系统有哪些特点

非线性系统的输入和输出之间不存在比例关系，也不适用叠加定理；

非线性系统的稳定性不仅与系统的结构和参数有关，而且也与它的初始信号的大小有关；

非线性系统常常会产生自振荡。

23. 自动控制系统的数学模型有哪些

自动控制系统的数学模型有微分方程、传递函数、频率特性、结构图。

24. 从元件的功能分类，控制元件主要包括哪些类型的元件？

控制元件主要包括放大元件、执行元件、测量元件、补偿元件。

25. 对于最小相位系统而言，若采用频率特性法实现控制系统的动静态校正，静态校正的理论依据是什么？动校正的理论依据是什么？

静态校正的理论依据：通过改变低频特性，提高系统型别和开换增益，以达到满足系统静态性能指标要求的目的。

动态校正的理论依据：通过改变中频段特性，使穿越频率和相角裕量足够大，以达到满足系统动态性能要求的目的。

26. 在经典控制理论中用来分析系统性能的常用工程方法有那些？分析内容有那些？

常用的工程方法：时域分析法、根轨迹法、频率特性法；

分析内容：瞬态性能、稳态性能、稳定性。

27. 用状态空间分析法和用传递函数描述系统有何不同？

传递函数用于单变量的线性定常系统，属于输入、输出的外部描述，着重于频域分析；

状态空间法可描述多变量、非线性、时变系统，属于内部描述，使用时域分析。

28. 系统的 bode 图中低频段、中频段、高频段中可以看出系统的什么信息？

低频段斜率要抖、增益要高，以保证系统的稳态精度。

中频段反应了系统的平稳性和快速性，以-20 的斜率穿越0分贝线，而且这一斜率占有足够的宽度，以保证系统的相对稳定性。

高频段反应了系统对高频干扰的抑制作用，应衰减快，有较大的斜率。

29. Bode 图中，横坐标为什么要用 LOG（频率）表示？

可将高频段的频率刻度压缩，以达到在很宽的频率范围的描述系统的频率特性的目的

30. 在自动控制原理中为什么要用拉普拉斯变换？

微分方程是在时域分析系统时的数学模型，它提供了分析系统的全部信息。

在给定外作用和初始作用条件下，求解微分方程，可知系统的输出响应。

但是，当要研究系统的结构或参数变化对输出的影响时，利用这种方法，便要重新列些和求解微分方程，既不方便，又很难求得规律性的结论。

于是提出了另外一种模型——传递函数， 即在用拉氏变换求解微分方程过程中引出来的复域中的数学模型， 它不但能同微分方程反映系统的输入输出特性，而且能间接地反映结构、参数变化对系统输出的影响。

31. 滞后超前串联校正改善系统性能的原因。

既利用了超前网络相角超前的特性，又利用了滞后网络幅值衰减的特性。

32. 惯性环节在什么条件下可以近似为比例环节。

比例环节的传递函数是K,一个常数

特点：输入输出量成比例，无失真和时间延迟，二者形状相同；

惯性环节的传递函数是K/(Ts+1)，惯性环节当T → 0时可以等效为比例环节；当 T>>1时可等效为积分环节

33. 为什么说物理性质不同的系统，其传递函数可能相同 举例说明。

传递函数是线性定常系统输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比，它通常不能表明系统的物理特性和物理结构，因此说物理性质不同的系统，其传递函数可能相同。

34. 一阶惯性系统当输入为单位阶跃函数时，如何用实验方法确定时间常数T ？其调整时间ts和时间常数T有何关系，为什么？

其单位阶跃响应曲线在 0.632稳态值处，经过的时间t＝T；

或在 t＝0处曲线斜率 k＝1/T，

ts＝（3~4）T

35. 什么是偏差信号？什么是误差信号？它们之间有什么关系

偏差信号：输入信号与反馈信号之差；

误差信号：希望的输出信号与实际的输出信号之差。

36. 根轨迹的分支数如何判断？举例说明。

根轨迹S平面止的分支数等于闭环特征方程的阶数，也就是分支数与闭环极点的数目相同。

37. 根轨迹与虚轴的交点有什么作用

根轨迹与虚轴相交，表示闭环极点中有极点位于虚轴上，即闭环特征方程有纯虚根，系统处于临界稳定状态，可利用此特性求解稳定临界值。

38. 系统闭环零点、极点和性能指标的关系。

1)当控制系统的闭环极点在s平面的左半部时，控制系统稳定；

2)如要求系统快速性好，则闭环极点越是远离虚轴；

如要求系统平稳性好，则复数极点最好设置在s平面中与负实轴成±45°夹角线以内；

3)离虚轴远的闭环极点对瞬态响应影响很小，可忽略不计；

39. 方块图变换要遵守什么原则，举例说明。

各前向通路传递函数的乘积保持不变。

各回路传递函数的乘积保持不变。

40. 如何减少系统的误差

1)提高反馈通道的精度，避免引入干扰;

2)在保证系统稳定的前提下，对于输入引起的误差，可通过增大系统开环放大倍数和提高系统型次减小误差。对于干扰引起的误差，可通过在系统前向通道干扰点前加积分增大放大倍数来减小;

3）采用复合控制对误差进行补偿。

自动控制原理和数电有什么区别

自动控制原理知识点如下：

1、开环控制：若系统的被控制量对系统的控制作用没有影响，则此系统叫开环控制系统。

2、传递函数：在初始条件为零时，线性定常系统或元件输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比称为该系统的传递函数。

3、系统的方块图包括函数方块，信号流线，相加点，分支点等图形符号。方块图就是利用这些符号表示各个环节传递函数，以及拉氏变换后各环节输入量输出量的相互关系。

4、如果一个反馈回路内部存在分支点，或存在一个相加点，称这个回路与其他回路有交叉连接，这种结构又称为交叉结构，化简方块图就是解除交叉结构。

5、峰值时间tp：过渡过程曲线达到第一个峰值所需要的时间叫峰值时间。

自动控制原理B

自动控制原理和数电都是电子信息工程专业的重要课程，但是它们有什么区别呢？本文将从离散化、控制对象、理论方法等方面进行分析，帮助读者更好地了解两者的区别。

数字电路是一个离散系统，但是被控对象肯定不会有离散的。所以思路就是直接把被控对象离散化，然后用计算机的思维方式来描述成差分方程，最后在这个模型下面解决问题。

自动控制原理是把一个微分方程取拉氏变换变化到复频域，虽然也有时域分析的方法，但是主要在复频域下解决问题。也就是说从一个微分方程转化为一个代数方程来探讨一个控制器的性能和设计方法。最终形态就是现代控制理论，也就是把一个系统转化为微分方程组，直接在时域下，通过问题的本质来考察控制器。这是一个连续系统。

计算机控制理论

现代背景下，即使是连续系统模型，也要放到计算机里执行，理论本身也包含了离散化的内容；计算机控制理论，处理的也是一个连续被控对象模型，只是先进行了离散化。

自动控制原理和数电本质上是对同样的被控对象做同样的控制器。区别是先用连续模型做出来控制器再输入到计算机当中，还是直接把问题离散化用计算机的思维方式去推导。

自动控制（原理）是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控制量）自动地按照预定的规律运行。

自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。它的发展初期，是以反馈理论为基础的自动调节原理，主要用于工业控制。二战期间为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪、火炮定位系统、雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用设备，进一步促进并完善了自动控制理论的发展。二战后，已形成完整的自动控制理论体系，这就是以传递函数为基础的经典控制理论，它主要研究单输入单输出的线形定常数系统的分析和设计问题。

应时而生

编辑 播

20世纪60年代初期，随着现代应用数学新成果的推出和电子计算机的应用，为适应宇航技术的发展，自动控制理论跨入了一个新的阶段——现代控制理论。它主要研究具有高性能、高精度的多变量变参数的最优控制问题，主要采用的方法是以状态为基础的状态空间法。目前，自动控制理论还在继续发展，正向以控制论、信息论、仿生学、人工智能为基础的智能控制理论深入。

控制系统

自动控制系统

为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机的整体，这就是自动控制系统。在自动控制系统中，被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量，它可以要求保持为某一恒定值，例如温度、压力或飞行轨迹等；而控制装置则是对被控对象施加控制作用的相关机构的总体，它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制，但最基本的一种是基于反馈控制原理的反馈控制系统。

反馈控制系统

在反馈控制系统中，控制装置对被控装置施加的控制作用，是取自被控量的反馈信息，用来不断修正被控量和控制量之间的偏差从而实现对被控量进行控制的任务，这就是反馈控制的原理。

下面是一个标准的反馈模型：

开方：

公式：X(n+1）=Xn+（A/Xn^2-Xn）1/3设A=5，开3次方

5介于1^3至2^3之间（1的3次方=1，2的3次方=8）

X_0可以取1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，1.6，1.7，1.8，1.9，2.0都可以。例如我们取2.0。按照公式：

第一步：X1={2.0+[5/(2.0^2-2.0)]1/3=1.7}。即5/2×2=1.25，1.25-2=-0.75，-0.75×1/3=-0.25，输入值大于输出值，负反馈

2-0.25=1.75，取2位数字，即1.7。

第二步：X2={1.7+[5/(1.7^2-1.7)]1/3=1.71}.。

即5/1.7×1.7=1.73010，1.73-1.7=0.03，0.03×1/3=0.01，输入值小于输出值正反馈

1.7+0.01=1.71。取3位数字，比前面多取一位数字。

第三步：X3={1.71+[5/(1.71^2-1.71)]1/3=1.709} 输入值大于输出值，负反馈

第四步：X4={1.709+[5/(1.709^2-1.709)]1/3=1.7099} 输入值小于输出值正反馈

这种方法可以自动调节，第一步与第三步取值偏大，但是计算出来以后输出值会自动减小；第二步，第四步输入值偏小，输出值自动增大。X4=1.7099.

当然也可以取1.1，1.2，1.3，……1.8，1.9中的任何一个。

同时，自动控制原理也是高等院校自动化专业的一门主干课程，是学习后续专业课的重要基础，也是自动化专业硕士研究生入学考试必考的课程。