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1、自动控制原理东北大学王建辉 顾树生 主编杨自厚 主审清华大学出版社全国高等学校自动化专业系列教材普通高等教育“十一五”国家级规划教材国家精品课程教材1东北大学自动控制原理课程组自动控制原理 Principle of Automatic Control 东北大学自动控制原理课程组负责人 顾树生 王建辉 2东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多自动控制原理自动控制原理教材及参考书教材及参考书 教材：教材：王建辉，顾树生王建辉，顾树生.自动控制原理自动控制原理.北北 京京:清华大学出版社清华大学出
2、版社.2007.4 参考书：参考书：吴麒主编吴麒主编.自动控制原理自动控制原理.北京：北京：清华大学出版社清华大学出版社.李友善主编李友善主编.自动控制原理自动控制原理.北北京：机械工业出版社京：机械工业出版社.3东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多自动控制原理自动控制原理课程基本信息课程基本信息课程编号课程编号：130100020 适用专业适用专业：自动化、测控技术及仪器自动化、测控技术及仪器 /电子信息工程、通信工程电子信息工程、通信工程 课程性质课程性质：技术基础课技术基础课 课程类
3、型课程类型：必修课必修课 学学 时时：讲课学时讲课学时（68/42）实验学时实验学时（12/6）4东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多自动控制原理自动控制原理课程的主要内容（讲课课程的主要内容（讲课/实验）实验）第第1 1章章 自动控制系统的基本概念自动控制系统的基本概念(4/0)(4/0)第第2 2章章 自动控制系统的数学模型自动控制系统的数学模型(10/0)(10/0)第第3 3章章 自动控制系统的时域分析自动控制系统的时域分析(12/4)(12/4)第第4 4章章 根轨迹法根轨迹法(
4、8/0)(8/0)第第5 5章章 频率法频率法(12/4)(12/4)第第6 6章章 控制系统的校正及综合控制系统的校正及综合(8/0)(8/0)第第7 7章章 非线性系统分析非线性系统分析(6/2)(6/2)第第8 8章章 线性离散系统的理论基础线性离散系统的理论基础(8/2)(8/2)5东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 自动控制原理自动控制原理课程的性质和特点课程的性质和特点 自动控制是一门自动控制是一门技术学科，从方法论的技术学科，从方法论的角度来研究系统的建立、分析与设计自动角
5、度来研究系统的建立、分析与设计自动控制原理是本学科的技术基础课。控制原理是本学科的技术基础课。6东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多自动控制原理自动控制原理自动控制原理自动控制原理电路理论电路理论电机与拖动电机与拖动大学物理大学物理信号与系统信号与系统复变函数复变函数拉氏变换拉氏变换模拟电子技术模拟电子技术线性代数线性代数微积分微积分各各 类类专业课专业课线性系统线性系统现代控现代控制理论制理论本课程与其它课程的关系本课程与其它课程的关系7东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业
6、生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 自动控制原理自动控制原理自动控制理论的发展历程自动控制理论的发展历程第一阶段：第一阶段：古典控制理论古典控制理论（20世纪世纪4060年代）年代）SISO、线性定常、频域法、线性定常、频域法第二阶段：现代控制理论（第二阶段：现代控制理论（20世纪世纪6070年代）年代）MIMO、非线性、时变、状态空间法、非线性、时变、状态空间法第三阶段：智能控制理论（第三阶段：智能控制理论（20世纪世纪70年代年代 今）今）非模型非模型 8东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。
7、准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 自动控制原理自动控制原理【课件（【课件（2）】）】1868年，马克斯威尔年，马克斯威尔（J.C.Maxwell）提出了低阶系统的稳定性代数判）提出了低阶系统的稳定性代数判据据。1875年和年和1896年，数学家劳斯（年，数学家劳斯（Routh）和赫尔）和赫尔威茨（威茨（Hurwitz）分别独立地提出了高阶系统的稳）分别独立地提出了高阶系统的稳定性判据，即定性判据，即Routh和和Hurwitz判据。判据。二战期间（二战期间（1938-1945年）奈奎斯特年）奈奎斯特（H.Nyquist）提出了频率响应理论）提出了频率响应理论 1
8、948年，伊年，伊万斯（万斯（W.R.Evans）提出了根轨迹法。至此，控制）提出了根轨迹法。至此，控制理论发展的第一阶段基本完成，形成了以理论发展的第一阶段基本完成，形成了以频率法频率法和和根轨迹法根轨迹法为主要方法的经典控制理论为主要方法的经典控制理论。9东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 自动控制原理自动控制原理经典控制理论只适用于单输入、单输出的线性定常系统，只注重系统的外部描述而忽视系统的内部状态。在实际应用中有很大局限性。随着航天事业和计算机的发展，20世纪60年代初，在经典
9、控制理论的基础上，以线性代数理论和状态空间分析法为基础的现代控制理论迅速发展起来。1954年贝尔曼（R.Belman)提出动态规划理论1956年庞特里雅金（L.S.Pontryagin）提出极大值原理1960年卡尔曼（R.K.Kalman)提出多变量最优控制和最优滤波理论 在数学工具、理论基础和研究方法上不仅能提供系统的外部信息（输出量和输入量），而且还能提供系统内部状态变量的信息。它无论对线性系统或非线性系统，定常系统或时变系统，单变量系统或多变量系统，都是一种有效的分析方法。基本方法：状态方程 （时域）华华中中课课件件闭闭环环的的自自动动控控制制装装置置的的应应用用，可可以以追追溯溯到到1
10、788年年瓦瓦特特（J.Watt）发发明明的的飞飞锤锤调调速速器器的的研研究究。然然而而最最终终形形成成完完整整的的自自动动控控制制理理论论体体系系，是是在在20世世纪纪40年代末。年代末。最最先先使使用用反反馈馈控控制制装装置置的的是是希希腊腊人人在在公公元元前前300年年到到1年年中中使使用用的的浮浮子子调调节节器器。凯凯特特斯斯比比斯斯（Kitesibbios）在在油油灯灯中中使使用用了了浮浮子子调调节节器器以以保保持持油油面面高高度度稳稳定定。19世世纪纪60年年代代期期间间是是控控制制系系统统高高速速发发展展的的时时期期，1868年年麦麦克克斯斯韦韦尔尔（J.C.Maxwell）基基
11、于于微微分分方方程程描描述述从从理理论论上上给给出出了了它它的的稳稳定定性性条条件件。1877年年劳劳斯斯（E.J.Routh）,1895年年霍霍尔尔维维茨茨（A.Hurwitz）分分别别独独立立给给出出了了高高阶阶线线性性系系统统的的稳稳定定性性判判据据；另另一一方方面面，1892年年，李李雅雅普普诺诺夫夫（A.M.Lyapunov）给给出出了了非非线性系统的稳定性判据。在同一时期，维什哥热斯基（线性系统的稳定性判据。在同一时期，维什哥热斯基（I.A.Vyshnegreskii）也用一种正规的数学理论描述了这种理论。）也用一种正规的数学理论描述了这种理论。1922年米罗斯基年米罗斯基(N.M
12、inorsky)给出了位置控制系统的分析，并对给出了位置控制系统的分析，并对PID三作用控制给出了控制规律公式。三作用控制给出了控制规律公式。1942年，齐格勒（年，齐格勒（J.G.Zigler）和尼科）和尼科尔斯尔斯(N.B.Nichols)又给出了又给出了PID控制器的最优参数整定法。上述方法基本上是时域方法。控制器的最优参数整定法。上述方法基本上是时域方法。1932年柰奎斯特年柰奎斯特(Nyquist)提出了负反馈系统的频率域稳定性判据，这种方法只需利用频率响应的实验数据。提出了负反馈系统的频率域稳定性判据，这种方法只需利用频率响应的实验数据。1940年，波德年，波德(H.Bode)进一
13、步研究通信系统频进一步研究通信系统频域方法，提出了频域响应的对数坐标图描述方法。域方法，提出了频域响应的对数坐标图描述方法。1943年，霍尔年，霍尔(A.C.Hall)利用传递函（复数域模型）和方框图，把通信工程的频域响应方法和机械工程的时利用传递函（复数域模型）和方框图，把通信工程的频域响应方法和机械工程的时域方法统一起来，人们称此方法为复域方法。域方法统一起来，人们称此方法为复域方法。频域分析法主要用于描述反馈放大器的带宽和其他频域指标。频域分析法主要用于描述反馈放大器的带宽和其他频域指标。第第二二次次世世界界大大战战结结束束时时，经经典典控控制制技技术术和和理理论论基基本本建建立立。19
14、48年年伊伊文文斯斯（W.Evans）又又进进一一步步提提出出了了属属于于经经典典方方法法的的根根轨轨迹迹设设计计法法，它它给给出出了了系系统统参参数数变换与时域性能变化之间的关系。至此变换与时域性能变化之间的关系。至此,复数域与频率域的方法进一步完善。复数域与频率域的方法进一步完善。10东北大学自动控制原理课程组第第1章章 自动控制系统的基本概念自动控制系统的基本概念自动控制原理东北大学自动控制原理课程组11东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多第第1章章 自动控制系统的基本概念自动控制系
15、统的基本概念主要内容主要内容n开环控制系统与闭环控制系统开环控制系统与闭环控制系统n闭环控制系统的组成和基本环节闭环控制系统的组成和基本环节n自动控制系统的类型自动控制系统的类型n自动控制系统的性能指标自动控制系统的性能指标n小结小结12东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多第第1章章 自动控制系统的基本概念自动控制系统的基本概念学习重点学习重点v了解自动控制系统的基本结构和特点及了解自动控制系统的基本结构和特点及其工作原理；其工作原理；v了解闭环控制系统的组成和基本环节；了解闭环控制系统的
16、组成和基本环节；v掌握反馈控制系统的基本要求及反馈控掌握反馈控制系统的基本要求及反馈控制系统的作用；制系统的作用；v学会分析自动控制系统的类型及本质特学会分析自动控制系统的类型及本质特征。征。13东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.1 开环控制系统和闭环控制系统开环控制系统和闭环控制系统自动控制自动控制自动控制是在没有人的直接干预下，利用物自动控制是在没有人的直接干预下，利用物理装置对生产设备和工艺过程进行合理的控制，理装置对生产设备和工艺过程进行合理的控制，使被控制的物理量保持恒定，
17、或者按照一定的规使被控制的物理量保持恒定，或者按照一定的规律变化，例如矿井提升机的速度控制、轧钢厂加律变化，例如矿井提升机的速度控制、轧钢厂加热炉温度的控制等等。热炉温度的控制等等。自动控制系统自动控制系统自动控制系统是为实现某一控制目标所需要自动控制系统是为实现某一控制目标所需要的所有物理部件的有机组合体。的所有物理部件的有机组合体。14东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.1 开环控制系统和闭环控制系统开环控制系统和闭环控制系统1.1.开环控制系统开环控制系统例例1-1 温度控制系统
18、 性能指标性能指标 工作过程工作过程15东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.1 开环控制系统和闭环控制系统开环控制系统和闭环控制系统12扰动量扰动量给定量给定量输出量输出量 1-执行器(自耦变压器)2-被控对象(电阻炉)图中：图中：16东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.1 开环控制系统和闭环控制系统开环控制系统和闭环控制系统（1 1）开环控制）开环控制 只有输入量对输出量产生
19、控制作用，输出量不参与对系统的控制。（2 2）开环控制特点）开环控制特点输入控制输出输入和输出一一对应；输出不参与控制信号单方向传递；不能检测与纠正偏差系统没有抗干扰能力。17东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.1 开环控制系统和闭环控制系统开环控制系统和闭环控制系统2.2.闭环控制系统闭环控制系统例例1-2 温度闭环控制系统温度闭环控制系统（1）人工闭环控制220V12uc18东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。
20、但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.1 开环控制系统和闭环控制系统开环控制系统和闭环控制系统（2）自动闭环控制）自动闭环控制温度温度闭环闭环控制系控制系统图统图 1-热电偶 2-加热器19东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.1 开环控制系统和闭环控制系统开环控制系统和闭环控制系统给定量给定量 闭环闭环控制控制结结构构图图 1-控制器 2-控制对象 3-检测装置20东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会
21、上寒假招工的陷阱很多1.1 开环控制系统和闭环控制系统开环控制系统和闭环控制系统 闭环控制闭环控制把输出量的一部分检测出来,反馈到输入端,与给定信号进行比较，产生偏差,此偏差经过控制器产生控制作用,使输出量按照要求的规律变化。反馈信号与给定信号极性相反为负反馈,反之为正反馈。闭环闭环控制特点控制特点输入控制输出输入和输出一一对应；输出参与控制信号双方向传递；检测与纠正偏差具有抗干扰能力。21东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.1 开环控制系统和闭环控制系统开环控制系统和闭环控制系统 (
22、1)被控对象被控对象 (2)被控量或输出量被控量或输出量 (3)控制量控制量 (4)设定量或输入量设定量或输入量 (5)扰动量扰动量 (6)反馈量反馈量 (7)偏差量偏差量3.3.自动控制系统中的基本术语自动控制系统中的基本术语 (8)前向通道或正向通道前向通道或正向通道 (9)反馈通道或反向通道反馈通道或反向通道 (10)理想输出理想输出 (11)实际输出实际输出 (12)开环开环 (13)闭环闭环22东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.2 闭环控制系统的组成和基本环节闭环控制系统的
23、组成和基本环节1.1.闭环控制系统的结构图闭环控制系统的结构图 1-给定环节；给定环节；2-比较环节；比较环节；3-校正环节；校正环节；4-放大环节；放大环节；5-执行机构；执行机构；6-被控对象；被控对象；7-检测装置检测装置23东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.2 闭环控制系统的组成和基本环节闭环控制系统的组成和基本环节2.闭环控制系统的基本环节闭环控制系统的基本环节（1）控制对象或调节对象）控制对象或调节对象 要进行控制的设备或过程。要进行控制的设备或过程。（2）执行机构）执行
24、机构 一般由传动装置和调节机构组成。执行机一般由传动装置和调节机构组成。执行机构直接作用于控制对象，使被控制量达到所要构直接作用于控制对象，使被控制量达到所要求的数值。求的数值。（3）检测装置或传感器）检测装置或传感器 该装置用来检测被控制量，并将其转换为该装置用来检测被控制量，并将其转换为与给定量相同的物理量与给定量相同的物理量。24东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.2 闭环控制系统的组成和基本环节闭环控制系统的组成和基本环节（4）给定环节）给定环节设定被控制量的给定值的装置。设定
25、被控制量的给定值的装置。（5）比较环节）比较环节将所检测的被控制量与给定量进行比较，将所检测的被控制量与给定量进行比较，确定两者之间的偏差量。确定两者之间的偏差量。（6）中间环节）中间环节一般包括比较环节和校正环节。一般包括比较环节和校正环节。25东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.3 自动控制系统类型自动控制系统类型1.按照主要元件的输入输出特性划分按照主要元件的输入输出特性划分1）线性系统）线性系统由线性元件组成的系统，其微分方程中输出量及其各阶导数都是一次的，并且各系数与输入量（
26、自变量）无关。2）非线性系统）非线性系统存在非线性元件的系统，其微分方程式的系数与自变量有关。26东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.3 自动控制系统类型自动控制系统类型2.按照信号传递方式划分按照信号传递方式划分1）连续数据系统）连续数据系统系统各部分的信号都是连续的模拟量。2）离散数据系统）离散数据系统系统的一处或几处，信号是以脉冲序列或数码的形式传递。27东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒
27、假招工的陷阱很多1.3 自动控制系统类型自动控制系统类型3.按照输入量的变化规律划分按照输入量的变化规律划分1）恒值系统）恒值系统给定量是恒定不变的。2）程序控制系统）程序控制系统给定量是按照一定的时间函数变化的。3）随动系统）随动系统给定量按照事先未知的时间函数变化。28东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.4 自动控制系统的性能指标自动控制系统的性能指标稳（稳定性）、快（快速性）、准（准确性）稳（稳定性）、快（快速性）、准（准确性）稳（稳定性）、快（快速性）、准（准确性）稳（稳定性）
28、、快（快速性）、准（准确性）“稳稳”与与“快快”描述系统的动态（过渡过程）描述系统的动态（过渡过程）品质。品质。系统的过渡过程产生的原因系统的过渡过程产生的原因：系统中储能系统中储能元件的能量不可能突变。元件的能量不可能突变。“准准”描述系统的稳态（静态）品质。描述系统的稳态（静态）品质。对自动控制系统的基本要求对自动控制系统的基本要求29东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.4 自动控制系统的性能指标自动控制系统的性能指标 当扰动作用（或给定值发生变化）时，输出量将偏离原来当扰动作用（
29、或给定值发生变化）时，输出量将偏离原来的稳态值，这时由于反馈的作用，通过系统内部的自动调节，的稳态值，这时由于反馈的作用，通过系统内部的自动调节，系统可能回到或接近原来的稳态值（或跟随给定值）稳定下来系统可能回到或接近原来的稳态值（或跟随给定值）稳定下来（如图（如图a），称这样的系统为稳定系统，反之，不稳定系统的），称这样的系统为稳定系统，反之，不稳定系统的输出如图输出如图b。稳定性是保证控制系统正常工作的必备条件。稳定性是保证控制系统正常工作的必备条件。1.稳定性稳定性30东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社
30、会上寒假招工的陷阱很多1.4 自动控制系统的性能指标自动控制系统的性能指标2.稳态性能指标稳态性能指标稳态误差稳态误差 当系统从一个稳态过渡到新的稳态，或当系统从一个稳态过渡到新的稳态，或系统受扰动作用又重新平衡后，系统可能会系统受扰动作用又重新平衡后，系统可能会出现偏差，这种偏差称为出现偏差，这种偏差称为稳态误差稳态误差。系统稳态误差的大小反映了系统的控制系统稳态误差的大小反映了系统的控制精度精度，它表明了系统控制的准确程度。稳态，它表明了系统控制的准确程度。稳态误差越小，则系统的控制精度越高。误差越小，则系统的控制精度越高。31东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校
31、生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.4 自动控制系统的性能指标自动控制系统的性能指标n有差系统（有差系统（图图a）若稳态误差不为零，则系统称为若稳态误差不为零，则系统称为有差系统有差系统。n无差系统无差系统（图（图b）若稳态误差为零，则系统称为若稳态误差为零，则系统称为无差系统无差系统。(a)(b)32东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多1.4 自动控制系统的性能指标自动控制系统的性能指标3.暂态性能指标暂态性能指标33东北大学自动控制原理课
32、程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多（1）最大超调量）最大超调量输出最大值与输出稳态值的相对误差。输出最大值与输出稳态值的相对误差。反映系统的反映系统的平稳性平稳性。最大超调量越小，。最大超调量越小，则说明系统过渡过程越平稳。则说明系统过渡过程越平稳。（2）上升时间）上升时间 指系统的输出量第一次到达输出稳态值指系统的输出量第一次到达输出稳态值所对应的时刻。所对应的时刻。1.4 自动控制系统的性能指标自动控制系统的性能指标34东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一
33、个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多（3）过渡过程时间（调节时间）过渡过程时间（调节时间）系统的输出量进入并一直保持在稳态输系统的输出量进入并一直保持在稳态输出值附近的允许误差带内所需的时间。出值附近的允许误差带内所需的时间。允许误差带宽度一般取稳态输出值的允许误差带宽度一般取稳态输出值的2%或或5%。调节时间的长短反映了系统的调节时间的长短反映了系统的快速性快速性。调节时间越小，系统的快速性越好。调节时间越小，系统的快速性越好。1.4 自动控制系统的性能指标自动控制系统的性能指标35东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充
34、实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多（4）振荡次数）振荡次数在调节时间内，输出量在稳态值附近上在调节时间内，输出量在稳态值附近上下波动的次数。下波动的次数。它也反映系统的它也反映系统的平稳性平稳性。振荡次数越少，。振荡次数越少，说明系统的平稳性越好。说明系统的平稳性越好。1.4 自动控制系统的性能指标自动控制系统的性能指标36东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多小小 结结1.开环控制系统结构简单、稳定性好，但开环控制系统结构简单、稳定性好，但不能自动补偿扰动对输出量的影响。
35、当不能自动补偿扰动对输出量的影响。当系统扰动量产生的偏差可以预先进行补系统扰动量产生的偏差可以预先进行补偿或影响不大时，采用开环控制是有利偿或影响不大时，采用开环控制是有利的。的。当扰动量无法预计或控制系统的精度达当扰动量无法预计或控制系统的精度达不到预期要求时，则应采用闭环控制。不到预期要求时，则应采用闭环控制。37东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多小小 结结2.闭环控制系统具有反馈环节，它能依靠闭环控制系统具有反馈环节，它能依靠反馈环节进行自动调节，以克服扰动对反馈环节进行自动调节，
36、以克服扰动对系统的影响。闭环控制极大地提高了系系统的影响。闭环控制极大地提高了系统的精度。但是闭环使系统的稳定性变统的精度。但是闭环使系统的稳定性变差，需要重视并加以解决。差，需要重视并加以解决。38东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多3.自动控制系统通常由给定环节、检测环节、自动控制系统通常由给定环节、检测环节、比较环节、放大元件、被控对象、和反馈比较环节、放大元件、被控对象、和反馈环节等部件组成。系统的作用量和被控量环节等部件组成。系统的作用量和被控量有：给定量、反馈量、扰动量、输出量
37、和有：给定量、反馈量、扰动量、输出量和各中间变量。各中间变量。小小 结结39东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多4.4.结构图（又简称框图）可直观地表达系结构图（又简称框图）可直观地表达系统各环节（或各部件）间因果关系，可统各环节（或各部件）间因果关系，可以表达各种作用量和中间变量的作用点以表达各种作用量和中间变量的作用点和信号传递情况以及它们对输出量的影和信号传递情况以及它们对输出量的影响。响。小小 结结40东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准
38、备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多5.5.在不同输入量作用下，对系统的输出量在不同输入量作用下，对系统的输出量的要求，揭示出反馈控制系统的本质特的要求，揭示出反馈控制系统的本质特征：输出跟随输入。征：输出跟随输入。6.6.对自动控制系统的性能指标要求有：对自动控制系统的性能指标要求有：稳定性稳定性系统能工作的首要条件；系统能工作的首要条件；快速性快速性用系统在暂态过程中的响应用系统在暂态过程中的响应速度和被控量的波动程度描速度和被控量的波动程度描述；述；准确性准确性用稳态误差来衡量。用稳态误差来衡量。小小 结结41东北大学自动控制原理课程组寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多END第第1章章 自动控制系统的基本概念自动控制系统的基本概念42东北大学自动控制原理课程组