新疆大学：《自动控制理论》课程教学课件（PPT讲稿）第一章 绪论

自动控制理论 第一章绪论 新疆大学电气工程学院 第一章绪论 2025/1/14

1 第一章 绪论 2025/1/14 第一章 绪论 新疆大学 电气工程学院 自动控制理论

自动控制理论 第一节自动控制的一般概念 自动控制就是要人不直接参与的条件下，利用控 制器使被控制的对象（如生产设备、生产过程）的 某些物理量（或工作状态）能自动地按规定的规律 变化（或运行）。如： √电网的压与频率自动地保持不变。 √金属切割机床的速度在电压变化或负载变化时能自 动保持不变 2 第一章绪论 2025/1/14

第一节 自动控制的一般概念 2 第一章 绪论 2025/1/14 自动控制就是要人不直接参与的条件下，利用控 制器使被控制的对象（如生产设备、生产过程）的 某些物理量（或工作状态）能自动地按规定的规律 变化（或运行）。 如： ✓ 电网的压与频率自动地保持不变。 ✓ 金属切割机床的速度在电压变化或负载变化时能自 动保持不变 自动控制理论

自动控制理论 一、液位控制系统 水池液面控制如图1-1所示。 ◆人工控制 图1-1水池液面控制系统 >测量实际液面的高度h0 -用眼 >实际液面高度h。与希望液面高度h相比较 -用脑 >按比较的结果，即液面高度偏差的正负去决定控制动作 -用手 第一章绪论 2025/1/14

3 第一章 绪论 2025/1/14 一、液位控制系统 ◆ 人工控制 ➢测量实际液面的高度ｈ0 -用眼 ➢实际液面高度ｈ0与希望液面高度h1相比较 -用脑 ➢按比较的结果，即液面高度偏差的正负去决定控制动作 -用手 图1-1水池液面控制系统 水池液面控制如图1-1所示。 自动控制理论

自动控制理论 液面人工控制系统的方框图如图1-2所示。 希望液面的高度 实际液面的高度 大脑 手与阀F2 水池 ho 眼睛 图1-2液面人工控制系统的方框图 ◆自动控制 人工控制中有三种职能作用：测量、比较和执行，而在 自动控制系统中也必须有这三种，如图1-3所示。 液位控制系统由以下五部分组成。 第一章绪论 2025/1/14

4 第一章 绪论 2025/1/14 ◆ 自动控制 人工控制中有三种职能作用：测量、比较和执行，而在 自动控制系统中也必须有这三种，如图1-3所示。 液位控制系统由以下五部分组成。 图1-2 液面人工控制系统的方框图 液面人工控制系统的方框图如图1-2所示。 自动控制理论

自动控制理论 √被控对象-水池 √测量元件-浮子 √比较机构-浮子的希望位置与实际位置之差 √放大机构-提高系统的控制精度 执行元件-驱动被控对象，以改变被控制的量 小 功率 放大器 拖动 电动机 图1-3液面自动控制系统 5 第一章绪论 2025/1/14

5 第一章 绪论 2025/1/14 图1-3 液面自动控制系统 ✓ 被控对象-水池 ✓ 测量元件-浮子 ✓ 比较机构-浮子的希望位置与实际位置之差 ✓ 放大机构-提高系统的控制精度 ✓ 执行元件-驱动被控对象，以改变被控制的量 自动控制理论

自动控制理论 为了控制系统的表示简单明了，控制工程中一般用方框 图表示系统的各个组件，组件的基本组成单元如图1-4所示， 其中图a)为引出点，图b)为比较点，图c)部件的框图。 R RC 部件名称 a) b) c) 图1-4控制系统框图的基本组成单元 故液位自动控制系统也可用图1-5来表示。 ho 放大器 电动机 阀门F2 水池 图1-5液面自动控制系统的方框图 6 第一章绪论 2025/1/14

6 第一章 绪论 2025/1/14 图1-5 液面自动控制系统的方框图 为了控制系统的表示简单明了，控制工程中一般用方框 图表示系统的各个组件，组件的基本组成单元如图1-4所示， 其中图a）为引出点，图 b）为比较点，图 c）部件的框图。 图1-4 控制系统框图的基本组成单元 故液位自动控制系统也可用图1-5来表示。 自动控制理论

自动控制理论 二、随动控制系统 直流随动如图1-6所示。 发送电位器 接收电位器 负载 图1-6直流随动系统的原理图 7 第一章绪论 2025/1114

7 第一章 绪论 2025/1/14 直流随动如图1-6所示。 二、随动控制系统 图1-6 直流随动系统的原理图 自动控制理论

自动控制理论 图1-6直流随动系统是用一对电位器作为位置的检测元 件，它们分别把系统的输入与输出的位置信号转换成与之 成比例的电信号，并进行比较。其控制系统的方框图如图 1-7所示。 电位器 放人器 电动机 该速器 图1-7直流随动系统的方框图 8 第一章绪论 2025/1/14

8 第一章 绪论 2025/1/14 图1-7 直流随动系统的方框图 图1-6直流随动系统是用一对电位器作为位置的检测元 件，它们分别把系统的输入与输出的位置信号转换成与之 成比例的电信号，并进行比较。其控制系统的方框图如图 1-7所示。 自动控制理论

自动控制理论 第二节开环控制与闭环控制 2(1 控制作用 c(1) 定环节 串联校正 放大器 执行元件 被控对象 b(1) 并联校正 一控制器 反馈环节 自动控制框图的一般形式 控制作用 给定环节 控制器 被控对象 c(1) b(1) 反馈环节 自动控制系统的框图 9 第一章绪论 2025/1/14

第二节 开环控制与闭环控制 9 第一章 绪论 2025/1/14 自动控制理论 自动控制框图的一般形式 自动控制系统的框图

自动控制理论 图中 >()-系统的参考输入（简称输入量或给定量） >c()-系统的被控制量（又简称输出量） >b()-系统的主反馈量 >e(t)-一系统的误差e()=r)-b() >d()-系统的干扰，它是一种对系统输出产生不利的信号 >给定环节-产生参与输入信号的元件如：电位器、旋转变压器等 >控的控制信号支控制被控的对象制器-其输入是系统的误差信号，经 变换或相关的运算后，产生期望 >被控对象-一系统控制的对象，其输入量是控制器的输出，输出量就是被 控量 >反馈环节-将被控制量转换为主反馈信号的装置，这个装置一般为检测 元件 10 第一章绪论 2025/1/14

10 第一章 绪论 2025/1/14 图中 ➢ r(t)-系统的参考输入(简称输入量或给定量) ➢ c(t)-系统的被控制量(又简称输出量) ➢ b(t)-系统的主反馈量 ➢ e(t)-系统的误差 e(t)＝ r(t)－ b(t) ➢ d(t) -系统的干扰,它是一种对系统输出产生不利的信号 ➢ 给定环节-产生参与输入信号的元件 如:电位器、旋转变压器等 ➢ 控的控制信号 支控制被控的对象制器-其输入是系统的误差信号,经 变换或相关的运算后,产生期望 ➢ 被控对象-系统控制的对象,其输入量是控制器的输出,输出量就是被 控量 ➢ 反馈环节-将被控制量转换为主反馈信号的装置,这个装置一般为检测 元件 自动控制理论