自動(dòng)控制系統(tǒng)概念

自動(dòng)控制系統(tǒng)概念第一頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三課程的內(nèi)容及要求通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，要求掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成和工作原理；掌握建立簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的方法；掌握分析控制系統(tǒng)的三種方法：時(shí)域法、根軌跡法和頻率法；了解線性系統(tǒng)的校正方法。第二頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三課程的內(nèi)容及要求了解系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程及性能。對(duì)于一個(gè)給定的已存在的具體系統(tǒng)，如何從理論上對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行定性分析和定量估算——系統(tǒng)分析。根據(jù)給定的系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能要求，如何根據(jù)已知的受控對(duì)象，合理地確定控制裝置的部分結(jié)構(gòu)和參數(shù)——系統(tǒng)設(shè)計(jì)。第三頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三控制思想的起源控制思想與技術(shù)的存在至少已有數(shù)千年的歷史了。“控制”這一概念本身即反映了人們對(duì)征服自然與外在的渴望，控制理論與技術(shù)也自然而然地在人們認(rèn)識(shí)自然與改造自然的歷史中發(fā)展起來(lái)。第四頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三自動(dòng)控制的定義及意義

自動(dòng)控制是指應(yīng)用自動(dòng)化儀器、儀表或自動(dòng)控制裝置代替人自動(dòng)地對(duì)儀器設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制，使之達(dá)到預(yù)期的狀態(tài)或性能指標(biāo)。對(duì)傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程采用自動(dòng)控制技術(shù)，可以有效提高產(chǎn)品的質(zhì)量和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)一些惡劣環(huán)境下的控制操作，自動(dòng)控制顯得尤其重要。

第五頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三歷史上的三本重要著作

《通訊的數(shù)學(xué)理論》（AMathematicalTheoryofCommunication），目前被作為信息論開(kāi)端的香農(nóng)(ClaudeElwoodShannon,1916-)的論文。奠定了信息論的基礎(chǔ)。《控制論，或關(guān)于在動(dòng)物和機(jī)器中控制和通訊的科學(xué)》，控制論創(chuàng)立者維納（NorbertWienner,1894-1964）的經(jīng)典論著。《工程控制論》

錢學(xué)森(TsienHS,1991-)的著作《工程控制論》（EngineeringCybernetics.1954）。這三部著作對(duì)人類社會(huì)有著巨大的影響，產(chǎn)生了新型的綜合性基礎(chǔ)理論：控制論，信息論和工程控制論。第六頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三第七頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三第八頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三第九頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三第十頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三第十一頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三自動(dòng)控制系統(tǒng)的常用概念控制：某個(gè)主體使其它對(duì)象按照一定的目的動(dòng)作的過(guò)程，“其它對(duì)象”可以是一個(gè)過(guò)程，也可以是器械、生產(chǎn)系統(tǒng)。自動(dòng)控制：在無(wú)人直接參與的情況下，通過(guò)控制器使被控對(duì)象或過(guò)程自動(dòng)按照預(yù)定要求(規(guī)律)運(yùn)行的行為。自動(dòng)控制系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)自動(dòng)任務(wù)的系統(tǒng)第十二頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三被控對(duì)象：以上所指的其它對(duì)象，通常稱受控對(duì)象，即機(jī)械或裝備，如燃?xì)廨啓C(jī)、鍋爐等。被控量：表征被控對(duì)象工作狀態(tài)的物理量，如電壓、轉(zhuǎn)速、溫度等。輸入量：作用與系統(tǒng)輸入端，是實(shí)現(xiàn)輸出量控制的參考物理量。輸出量：被控對(duì)象中要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的物理量，位于系統(tǒng)輸出端。第十三頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三給定值（參考輸入）：在整個(gè)過(guò)程中，被控量所應(yīng)保持的理想數(shù)值.控制的任務(wù)：使受控對(duì)象的被控量等于給定值.擾動(dòng)：不改變控制機(jī)構(gòu)參數(shù)而使被控量發(fā)生變化的因素.擾動(dòng)量：妨礙控制量對(duì)被控制量按要求進(jìn)行正常控制的物理量.第十四頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三開(kāi)環(huán)控制：被控制量只受控于控制量，而對(duì)控制量不能反施影響的一類系統(tǒng)成為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)：用以完成一定任務(wù)的一些元、部件的組合為系統(tǒng)?？刂七^(guò)程：消除擾動(dòng)因素對(duì)系統(tǒng)的影響，從而保持被控制量按預(yù)期要求變化的過(guò)程，稱為控制過(guò)程。第十五頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三按控制方法分類最優(yōu)控制（optimalcontrol）使控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的基本條件和綜合方法。對(duì)一個(gè)受控的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)或運(yùn)動(dòng)過(guò)程，從一類允許的控制方案中找出一個(gè)最優(yōu)的控制方案，使系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)在由某個(gè)初始狀態(tài)轉(zhuǎn)移到指定的目標(biāo)狀態(tài)的同時(shí)，其性能指標(biāo)值為最優(yōu)。這類問(wèn)題廣泛存在于技術(shù)領(lǐng)域或社會(huì)問(wèn)題中。例如，確定一個(gè)最優(yōu)控制方式使空間飛行器由一個(gè)軌道轉(zhuǎn)換到另一軌道過(guò)程中燃料消耗最少。最優(yōu)控制已被應(yīng)用于綜合和設(shè)計(jì)最速控制系統(tǒng)、最省燃料控制系統(tǒng)、最小能耗控制系統(tǒng)、線性調(diào)節(jié)器等。第十六頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三按控制方法分類系統(tǒng)辨識(shí)(SystemIdentification)

根據(jù)系統(tǒng)的輸入輸出時(shí)間函數(shù)來(lái)確定描述系統(tǒng)行為的數(shù)學(xué)模型。通過(guò)辨識(shí)建立數(shù)學(xué)模型的目的是估計(jì)表征系統(tǒng)行為的重要參數(shù)，建立一個(gè)能模仿真實(shí)系統(tǒng)行為的模型，用當(dāng)前可測(cè)量的系統(tǒng)的輸入和輸出預(yù)測(cè)系統(tǒng)輸出的未來(lái)演變，以及設(shè)計(jì)控制器。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析的主要問(wèn)題是根據(jù)輸入時(shí)間函數(shù)和系統(tǒng)的特性來(lái)確定輸出信號(hào)。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制的主要問(wèn)題是根據(jù)系統(tǒng)的特性設(shè)計(jì)控制輸入，使輸出滿足預(yù)先規(guī)定的要求。而系統(tǒng)辨識(shí)所研究的問(wèn)題恰好是這些問(wèn)題的逆問(wèn)題。第十七頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三自適應(yīng)控制(Self-adaptablecontrol)

自適應(yīng)是指生物能改變自己的習(xí)性以適應(yīng)新的環(huán)境的一種特征。自適應(yīng)控制器應(yīng)當(dāng)是這樣一種控制器，它能修正自己的特性以適應(yīng)對(duì)象和擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性的變化。自適應(yīng)控制的研究對(duì)象是具有一定程度不確定性的系統(tǒng)，這里所謂的“不確定性”是指描述被控對(duì)象及其環(huán)境的數(shù)學(xué)模型不是完全確定的，其中包含一些未知因素和隨機(jī)因素。第十八頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三魯棒控制(Robustcontrol)

系統(tǒng)的“魯棒性”，是指控制系統(tǒng)在一定（結(jié)構(gòu)，大?。┑膮?shù)攝動(dòng)下，維持某些性能的特性。以閉環(huán)系統(tǒng)的魯棒性作為目標(biāo)設(shè)計(jì)得到的固定控制器稱為魯棒控制器。由于工作狀況變動(dòng)、外部干擾以及建模誤差的緣故，實(shí)際工業(yè)過(guò)程的精確模型很難得到，而系統(tǒng)的各種故障也將導(dǎo)致模型的不確定性，因此可以說(shuō)模型的不確定性在控制系統(tǒng)中廣泛存在。如何設(shè)計(jì)一個(gè)固定的控制器，使具有不確定性的對(duì)象滿足控制品質(zhì)，就是魯棒控制的任務(wù)。第十九頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三按控制對(duì)象及控制方式分類單輸入--單輸出多輸入--多輸出第二十頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三自動(dòng)控制與人工控制人工控制過(guò)程分析對(duì)策觀察執(zhí)行工作對(duì)象觀察預(yù)期目標(biāo)干擾實(shí)際結(jié)果第二十一頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三自動(dòng)控制的方法測(cè)量執(zhí)行測(cè)量比較計(jì)算受控對(duì)象被控量干擾工作對(duì)象——受控對(duì)象實(shí)際對(duì)象——被控量給定值第二十二頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三開(kāi)環(huán)控制：開(kāi)環(huán)控制：系統(tǒng)的輸出量與輸入量之間只有順向作用，而無(wú)反向聯(lián)系，輸出量對(duì)系統(tǒng)的控制過(guò)程不發(fā)生影響計(jì)算執(zhí)行受控對(duì)象干擾給定值被控量第二十三頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三開(kāi)環(huán)控制的特點(diǎn)：輸出量只取決于控制信號(hào)和元件特性。當(dāng)系統(tǒng)元件性能發(fā)生變化或出現(xiàn)干擾因素時(shí)，被控量將與給定值之間發(fā)生發(fā)生較大偏差而不能自動(dòng)校正。輸出量的控制精度將取決于控制器及被控對(duì)象的參數(shù)穩(wěn)定性。環(huán)節(jié)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，穩(wěn)定性好。于是開(kāi)環(huán)系統(tǒng)具有規(guī)定的精度，系統(tǒng)各元、部件的參數(shù)值，在工作過(guò)程中，必須嚴(yán)格保持在事先校準(zhǔn)的量值上。第二十四頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三閉環(huán)（反饋）控制：

需控制的是被控對(duì)象的被控量，而測(cè)量的也是被控量。并與給定值進(jìn)行比較計(jì)算，求得它們的偏差，通過(guò)偏差來(lái)自動(dòng)糾正偏差——按偏差調(diào)節(jié)系統(tǒng)。利用通過(guò)負(fù)反饋產(chǎn)生的偏差所取得的控制作用去消除偏差的控制原理稱為反饋控制原理。比較計(jì)算執(zhí)行受控對(duì)象測(cè)量給定值被控量第二十五頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三反饋控制原理

利用通過(guò)負(fù)反饋產(chǎn)生的偏差所取得的控制作用去消除偏差的控制原理稱為反饋控制原理；反饋理論的要素包括三個(gè)部分：測(cè)量、比較和執(zhí)行。在控制過(guò)程中，測(cè)量測(cè)量所關(guān)心的變量，并與期望值相比較，用這個(gè)誤差糾正調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的響應(yīng)。不管什么原因引起被控制量偏離其期望值而產(chǎn)主偏差時(shí)，一定會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的控制作用，而該控制作用將盡可能去消除偏差，使被控制量重新恢復(fù)到期望值上去。因此，反饋控制系統(tǒng)具有抑制任何內(nèi)外部干擾對(duì)系統(tǒng)輸出影響的能力。第二十六頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三第二十七頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三閉環(huán)(反饋)控制系統(tǒng)特點(diǎn)：無(wú)論是由干擾造成的，還是由結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化引起的，只要被控量出現(xiàn)偏差，系統(tǒng)則自動(dòng)糾偏，使被控量重新恢復(fù)到期望值上去。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度高，穩(wěn)定性降低，實(shí)現(xiàn)較困難。只有當(dāng)系統(tǒng)的擾動(dòng)量無(wú)法事先預(yù)計(jì)的情況下，閉環(huán)控制方案才具有明顯的優(yōu)勢(shì)。第二十八頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三閉環(huán)控制系統(tǒng)必須滿足的要求必須時(shí)被控制量進(jìn)行測(cè)量，并將其反饋到系統(tǒng)的輸入端與控制量相減，（即負(fù)反饋）得到偏差；對(duì)偏差進(jìn)行適當(dāng)放大，從而產(chǎn)生對(duì)被控對(duì)象（如電動(dòng)機(jī)）的控制作用；上述控制作用應(yīng)使被控制量作消除偏差保持期望值的相應(yīng)變化。第二十九頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三開(kāi)環(huán)系統(tǒng)與閉環(huán)系統(tǒng)的比較開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)是由輸入來(lái)控制輸出的單向控制,它是單向的控制過(guò)程；閉環(huán)控制系統(tǒng)是輸出量反饋回輸入端參與控制的控制系統(tǒng),輸入量與輸出量往往是不同性質(zhì)的量；其特點(diǎn)為：1、有反饋；

2、會(huì)調(diào)整；

3、被控量會(huì)被控制在一定的值——結(jié)果穩(wěn)定；

4、“結(jié)果”會(huì)影響“結(jié)果”；

5、給定量與被控量是可比較的同一種性質(zhì)的量。第三十頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三

b.開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)容易建造，且不必對(duì)被控制量進(jìn)行測(cè)量和反饋，因而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。故當(dāng)系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的干擾預(yù)先確知，且可做到有效補(bǔ)償時(shí)，采用開(kāi)環(huán)控制具有一定優(yōu)越性，特別是被控制量難以直接測(cè)量時(shí)可以考慮采用開(kāi)環(huán)控制方案。只有當(dāng)系統(tǒng)的擾動(dòng)量無(wú)法事先預(yù)計(jì)的情況下，閉環(huán)控制方案才具有明顯的優(yōu)越性；c.從系統(tǒng)的穩(wěn)定性來(lái)考慮，開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)在這個(gè)問(wèn)題上容易解決，因而不是一個(gè)十分重要的問(wèn)題；但對(duì)閉環(huán)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，穩(wěn)定性則是要研究的主要問(wèn)題之一。第三十一頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三d.對(duì)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于不存在被控制量到控制量的負(fù)反饋，所以對(duì)于擾動(dòng)給被控制量造成的誤差，系統(tǒng)不具有自行修正的能力。對(duì)于這類系統(tǒng)的控制精度便完全由采用高精度元件和采取有效的抗干擾措施來(lái)保證；在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，由于采用負(fù)反饋因而被控制量對(duì)于外部和內(nèi)部的干擾都不甚敏感，從而有可能采用精度不高，成本低廉的元件來(lái)構(gòu)成控制質(zhì)量較高的系統(tǒng)；第三十二頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三項(xiàng)目開(kāi)環(huán)控制閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)抑制擾動(dòng)能力控制精度設(shè)計(jì)與分析簡(jiǎn)單無(wú)一般較方便復(fù)雜能夠抑制內(nèi)、外擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)輸出的影響較高較困難，需要考慮不換系統(tǒng)穩(wěn)定性反饋控制系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)比較第三十三頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三復(fù)合控制

在反饋控制系統(tǒng)中，加入開(kāi)環(huán)控制措施（稱為前饋），以補(bǔ)償反饋控制的不足，稱為復(fù)合控制。常用于對(duì)控制性能要求較高的系統(tǒng)中。如下圖中（a）、（b）、（c）。第三十四頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三第三十五頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三控制系統(tǒng)常用符號(hào)及表示方法

r(t)代表控制量或控制信號(hào)；

c(t)代表被控制量或被控制信號(hào)；

ε(t)代表偏差或偏差信號(hào)；

f(t)代表擾動(dòng)量或擾動(dòng)信號(hào)；符號(hào)○代表信號(hào)比較，其中“－”號(hào)表示對(duì)反饋信號(hào)y(t)取負(fù)值，即負(fù)反饋。方框圖中箭頭指示方向代表信號(hào)流通方向，箭頭進(jìn)入方框的一側(cè)為方框的輸入端，箭頭離開(kāi)方框的一側(cè)為其輸出端。對(duì)構(gòu)成系統(tǒng)的每一個(gè)方框來(lái)說(shuō)，箭頭指示方向是不變的，說(shuō)明信號(hào)在控制系統(tǒng)中是單方向流通的，不可逆的；×第三十六頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三控制系統(tǒng)分類舉例隨動(dòng)系統(tǒng)：隨動(dòng)系統(tǒng)又稱為servosystem，是一種反饋控制系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，輸出量是機(jī)械位移、速度或者加速度。由于隨動(dòng)系統(tǒng)的參考輸入不是時(shí)間的解析函數(shù)，如何變化事先并不知道,因此，控制輸入量的變化規(guī)律不能預(yù)先確定?？刂葡到y(tǒng)的任務(wù)是在各種情況下保證輸出量以一定精度迅速、準(zhǔn)確、平穩(wěn)地跟隨著參考輸入的變化而變化。就反饋控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其控制信號(hào)r(t)為任意時(shí)間函數(shù)，其變化規(guī)律很難預(yù)測(cè)，若要求系統(tǒng)準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)這樣的控制信號(hào)，則稱這類反饋控制系統(tǒng)為隨動(dòng)系統(tǒng)或伺服系統(tǒng)。

第三十七頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三控制的任務(wù)：使工作機(jī)械隨指令機(jī)構(gòu)同步轉(zhuǎn)動(dòng)Qc(t)=Qr(t)舉例：第三十八頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三被控對(duì)象：

工作機(jī)械被控量：

Qc給定值：

Qr測(cè)量元件：

轉(zhuǎn)角Qc及Qr通過(guò)兩個(gè)相同的電位計(jì)測(cè)量并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓Uc和Ur；計(jì)算比較：

兩電位計(jì)橋式連接，即可完成減法運(yùn)算Us=（Ur-Uc），Us即代表了被控量Qc對(duì)給定值Qr

的偏差；執(zhí)行機(jī)構(gòu)：

電機(jī)減速裝置；第三十九頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三方框圖第四十頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三控制原理

Qc=Qr，則Uc=Ur，Us=0，電機(jī)不轉(zhuǎn)，系統(tǒng)平衡；

Qr

增大，Ur增大，若Qc不變、Uc不變則Us=Ur-Uc大于0，電機(jī)正轉(zhuǎn)，使Qc增大，直到Qc=Qr，達(dá)到新的平衡；

Qr減小，Ur減小，若Qc不變、Uc不變則Us=Ur-Uc小于0，電機(jī)反轉(zhuǎn)，使Qc減小，直到Qc=Qr，達(dá)到新的平衡。第四十一頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三恒值控制系統(tǒng)定義若反饋控制系統(tǒng)控制量取常值，從而要求其被控制量也保持在相應(yīng)的常值上，則稱這類反饋控制系統(tǒng)為恒值控制系統(tǒng)。特點(diǎn)在恒值控制系統(tǒng)中，由于其控制量取常值，所以使被控制量偏離其期望值的主要因素為擾動(dòng)量的存在。第四十二頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三舉例第四十三頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三分析被控對(duì)象：烘爐被控量：爐溫Tc

干擾：工件、環(huán)境溫度、煤氣壓力等依靠調(diào)節(jié)煤氣管道上的閥門改變爐溫；測(cè)量元件：熱電偶，它將爐溫轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電壓給定裝置：給定電位計(jì)輸出電壓Ur相當(dāng)于要求的爐溫計(jì)算：

Ur、Ut兩電壓反接，即完成減法運(yùn)算輸出電壓（Ur—Uc）相當(dāng)于爐溫的偏差執(zhí)行機(jī)構(gòu)：電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)裝置第四十四頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三控制原理：假定爐溫恰好等于給定值，事先調(diào)整好。這時(shí)：Ut=Ur，電壓差等于零，電機(jī)不轉(zhuǎn)；煤氣流量不變，烘爐處于恒溫狀態(tài)。如果增加工件，烘爐的負(fù)荷加大，而煤氣流量一時(shí)沒(méi)變，則爐溫下降，T減小導(dǎo)致Ut下降，（Ur-Ut）大于0，電機(jī)正轉(zhuǎn)帶動(dòng)閥門開(kāi)大，增加煤氣供給量，爐溫回升，直到Ut=Ur。若工件減少，則T上升，Ut增大，（Ur-Ut）小于零，電機(jī)反轉(zhuǎn)帶動(dòng)閥門關(guān)小，減小煤氣流量，爐溫下降，直到Ut=Ur為止。第四十五頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三數(shù)字控制系統(tǒng)數(shù)字控制系統(tǒng)是一類以數(shù)字計(jì)算機(jī)為控制器實(shí)現(xiàn)具有連續(xù)工作狀態(tài)被控對(duì)象閉環(huán)控制的反饋控制系統(tǒng)。由于控制量r(t)，被控制量c(t)和偏差e(t)均為模擬量，而數(shù)字計(jì)算機(jī)只能處理數(shù)字的離散信號(hào)。因此在數(shù)字控制系統(tǒng)中需采用采樣開(kāi)關(guān)，模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器（A/D），數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器（D/A）和保持器。第四十六頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三自動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)成為測(cè)量控制量及被控制量，系統(tǒng)需有測(cè)量元件；為實(shí)現(xiàn)被控制量到控制量的負(fù)反饋以產(chǎn)生偏差信號(hào)，系統(tǒng)需有比較元件；由于偏差信號(hào)一般比較微弱，為使其具有足夠大的幅值和功率，系統(tǒng)需有放大元件；為能使系統(tǒng)偏差經(jīng)放大形成的控制作用驅(qū)動(dòng)披控制對(duì)象以產(chǎn)生按控制信號(hào)的變化規(guī)律而變化的被控制信號(hào)，系統(tǒng)還需有執(zhí)行元件；為使系統(tǒng)能正常工作，還需在系統(tǒng)中加進(jìn)能消除或減弱上述振蕩從而提高其控制性能的元件，稱這類元件為校正元件；第四十七頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求任何一個(gè)反饋控制系統(tǒng)的工作都必須是穩(wěn)定的，這是對(duì)反饋控制系統(tǒng)提出的最基本要求；阻尼程度及超調(diào)；響應(yīng)速度及控制精度；第四十八頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三對(duì)控制系統(tǒng)基本要求的體現(xiàn)通過(guò)系統(tǒng)對(duì)特定形式輸入信號(hào)的響應(yīng)過(guò)程所具有的一些特征值來(lái)體現(xiàn)的。響應(yīng)過(guò)程是指反饋控制系統(tǒng)在控制量或擾動(dòng)量作用下由原平衡狀態(tài)變化到新平衡狀態(tài)時(shí)的過(guò)程來(lái)說(shuō)的。在分析與設(shè)計(jì)反饋控制系統(tǒng)時(shí)，對(duì)其提出的基本要求多數(shù)情況下是通過(guò)系統(tǒng)對(duì)單位階躍信號(hào)的響應(yīng)，即單位階躍響應(yīng)的某些特征量體現(xiàn)的。第四十九頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三對(duì)控制系統(tǒng)基本要求的具體衡量超調(diào)量式中：cmax=sup|c(t)|，0≤t<∞Sup|c(t)|代表單位階躍響應(yīng)在0≤t<∞區(qū)間的上確界。當(dāng)t≥ts時(shí)，若有|c(t)-c(∞)|≤Δc(∞)，則定義ts為系統(tǒng)響應(yīng)過(guò)程的調(diào)時(shí)間。其中Δ為給定的微量，一般常取Δ=0.02或0.05。第五十頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三調(diào)整時(shí)間ts

當(dāng)t≥ts時(shí)，若有|c(t)-c(∞)|≤Δc(∞)，則定義ts為系統(tǒng)響應(yīng)過(guò)程的調(diào)整時(shí)間。其中Δ為給定的微量，一般常取Δ=0.02或0.05。第五十一頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三說(shuō)明：系統(tǒng)的超調(diào)量和調(diào)整時(shí)間是描述響應(yīng)過(guò)程的兩個(gè)重要特征量，是在阻尼程度與響應(yīng)速度方面反映對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求。超調(diào)量小，說(shuō)明系統(tǒng)的阻尼程度高，其響應(yīng)過(guò)程進(jìn)行得平穩(wěn)；而調(diào)整時(shí)間短，則說(shuō)明系統(tǒng)從一個(gè)穩(wěn)態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)新穩(wěn)態(tài)的響應(yīng)速度高。反之亦然。第五十二頁(yè)，共五十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三振蕩次數(shù)N

定義c(t)繞c(∞)完成一峰一谷，即一個(gè)振蕩周期為振蕩一次；峰值時(shí)間tp

定義c(t)達(dá)到cmax的時(shí)間tp為單位階躍響應(yīng)的峰值時(shí)間