自动控制原理基础教程知识点(自动控制原理控制理论基础区别以及要学会它们分别要什么基础,尽)

1.自动控制原理 控制理论基础 区别 以及要学会它们分别要什么基础,尽

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。到战后，以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，线形定常数系统的分析和设计问题。

编辑本段应时而生 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阶段——现代控制理论。他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，仿生学为基础的智能控制理论深入。编辑本段自动控制系统 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，组成一个有机的总体，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，压力或飞行航迹等；而控制装置则是对被控对象施加控制作用的机构的总体，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。编辑本段反馈控制系统 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位数值，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，比前面多取一位数。

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转小；第二步，第四步输入值偏小，输出值自动转大。X_4=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现在高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必考的专业课。

编辑本段基础理论课 该课不仅是自动控制专业的基础理论课，也是其他专业的基础理论课，目前信息科学与工程学院开设本课程的专业有计算机、电子信息、检测技术。 该课程不仅跟踪国际一流大学有关课程内容与体系，而且根据科研与学术的发展不断更新课程内容，从而提高自动化及相关专业的整体学术水平。

编辑本段主要内容 该课程是自动控制理论的基础，其主要内容包括：自动控制系统的基本组成和结构、自动控制系统的性能指标，自动控制系统的类型（连续、离散、线性、非线性等）及特点、自动控制系统的分析（时域法、频域法等）和设计方法等。通过本课程的学习，学生可以了解有关自动控制系统的运行机理、控制器参数对系统性能的影响以及自动控制系统的各种分析和设计方法等。

编辑本段本课程覆盖的基本概念 系统、反馈、方框图（方块图）、信号流图、传递函数；稳定性、稳定裕量，基本环节、时间常数、阻尼系数，脉冲响应、阶跃响应、动态性能指标、稳态误差，根轨迹，主导极点，频率特性，校正和综合，典型的非线性特性、描述函数、相平面、自持振荡，采样控制、Z变换、脉冲传递函数。编辑本段本课程涵盖的基本知识点 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。

2.高分求解,自动控制原理要学那些高数知识

呵呵，这可算问到人了，鄙人就是自控专业的。

自动控制和数学密切相关，比如说，拉普拉斯变换，泛函，矩阵，数值分析，级数等等。 有些是上研需要掌握的，有些十本科必须要懂的。

说白了，本科阶段学的数学基本都能用上！ 自控原理，拉氏变换，留数法的应用，一阶时域响应里的求导，二阶时域里的偏导和极限或者傅里叶变换，乃奎斯特判据里的函数映射，根轨迹判据里的求极限，Z变换的级数等。 现控，线性代数，矩阵，行列式计算，行列式性质（3阶以内，四阶特殊的），其他的李雅普诺夫判据里的矩阵知识等。

等你上研了，还有泛函，极值理论，最优设计等等，还需要矩阵论，数值分析，概率论等知识 总之，自控发展史就是数学史。

3.自动控制 复习重点

1、自动控制：指在没有人参与的情况下利用控制器使被控对象（指生产设备或生产过程）自动地按预定的规律运行。 当前的自动控制一般均指反馈控制。稳定性、准确性、快速性

2、开环控制系统： 控制系统的输出量对系统的控制作用没有任何影响。结构简单、价格便宜、容易维修；精度低、容易受环境变化的干扰。

3、闭环控制系统：指控制系统的输出量对系统的控制作用有影响，即反馈。因此，又称为反馈控制。闭环系统实质：通过偏差消除偏差。精度高、动态性能好，抗干扰能力强；结构复杂、价格贵、维修人员要求高。

4、拉氏变换定义：时间函数x(t) 的拉氏变换

5、传递函数：初始条件为零时，输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比。

6、瞬态响应：系统在输入信号的作用下，其输出量从初始状态到稳定状态的响应过程；

稳态响应：系统在输入信号的作用下，系统在时间趋于无穷大时的输出状态。

反馈控制的基本原理可简单的表述为：

a） 测量、反馈：由传感器检测系统的输出变化，通过反馈回路将此信号的部分或全部

反馈到输入端。

b） 求偏差：将反馈回来的信号和输入信号进行比较，可得它们之间的偏差大小，即实

际输出值与给定值的偏差。

c） 纠正偏差：根据偏差的大小和方向对系统进行控制，以改变系统的输出，使偏差减

小的过程。

2 控制系统的工作原理就是使系统中的某些参量能按照要求保持恒定或按一定规律变化。它可分为人工控制系统（一般为开环控制系统）和自动控制系统（反馈控制系统）。人工控制系统就是由人来对参量进行控制和调整的系统。自动控制系统就是能根据要求自动控制和调整参量的系统，系统在受到干扰时还能自动保持正确的输出。它们的基本工作原理就是测量输出、求出偏差、再用偏差去纠正偏差

开环控制：系统的输出端和输入端之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影响。系统特点：系统简单，容易建造、一般不存在稳定性问题，精度低、抗干扰能力差。

闭环控制：系统的输出端和输入端存在反馈回路，输出量对控制作用有直接影响。闭环的反馈有正反馈和负反馈两种，一般自动控制系统均采用负反馈系统，闭环控制系统的特点：精度高、抗干扰能力强、系统复杂，容易引起振荡

反馈控制系统一般由以下的全部或部分组成 给定元件 反馈元件 比较元件 放大元件 执行元件 校正元件 控制对象

8、瞬态响应：系统在输入信号的作用下，其输出量从初始状态到稳定状态的响应过程；

稳态（静态）响应：系统在输入信号的作用下，系统在时间趋于无穷大时的输出状态一阶系统的单位阶跃响应：

一阶系统的单位阶跃响应特点：稳定的，无振荡；没有静态误差

时域分析性能指标 上升时间tr：响应曲线从零时刻到首次到达稳态值的时间（tr反映系统的快速性）；峰值时间tp：响应曲线从零时刻到达峰值的时间；最大超调量Mp：单位阶跃输入时，响应曲线的最大峰值与稳态值的差。调整时间ts：响应曲线到达并一直保持在允许误差范围内的最短时间；延迟时间td：响应曲线从零上升到稳态值的百分50所需的时间；振荡次数：在调整时间ts内响应曲线振荡的次数。

幅频特性：幅值比；相频特性：相位差。频率特性表征系统稳态响应的品质

14、乃奎斯特判据：对于系统开环乃氏图，当ω从0连续增大到∞变化时，其相对（-1,j0）点的角变化量为pπ+qπ/2时，系统闭环后稳定。

15 放大电路的电压放大倍数与频率的关系称为幅频特性，输出信号与输入信号的相位差与频率之间的关系称为相频特性

16 稳态误差 误差信号的稳态分量称为稳态误差。

偏差 输入信号和反馈信号比较后的信号也能够反映系统误差的大小 称之为偏差

4.怎么学好自动控制原理

1.自动控制原理课程本身要大量用到Laplace变换、复变函数理论，所以要想学好自动控制原理，首先得看看自己的大学数学基础有没有打扎实了（尤其是复变函数与积分变换）。

2.除了应该具备的数学基础外，你还需有处理相关专业知识的能力。比如建立实际系统的物理模型，这里就需要有良好的电路（主要是模拟电路）、大学物理、机械原理的知识。同时还需要有一定的数学建模能力。

3.正是因为课程中充满了数学，所以千万不要把自动控制原理当成数学来学，那样会让你越学越迷糊，甚至会最终怀疑控制理论的科学性。因为若当作一门数学课，你掌握的只是一些方程的操作和图形的画法，你无法理解为什么实际的系统会遵循控制理论所描述的规律（比如水位能够被精确的控制），这会让你觉得是完全是数学的作用，而忽略了自动控制的基本思想以及这些数学方程背后所受到物理规律支配这一事实。很多原本数学还可以的同学也学不好控制理论，都是犯了把自控理论课作为数学课来学的思想错误。一开始方向就错了，你说学得好吗。

4.学自动控制原理，掌握基本的控制思想是最重要的（它有别于数学思想、物理思想）。大学阶段所学的自动控制原理主要涉及经典控制理论，所以它最根本的控制思想是【负反馈思想】，很多稳定性理论都是立足于这一思想上建立的，所以数学虽然很重要，但数学对于自动控制理论来说只是一个强有力的工具。

5.要珍惜每次做练习题的机会。题目不在多、在精，一般把书本上每章后面的习题全部掌握（第一次做不来不要紧，关键是要弄懂），你就算达到基本掌握的程度了。

6.做实验要认真。每次实验都要开动自己的脑筋，不要机械的按照实验手册的步骤做实验。比如由多极运算放大器构成的电路控制系统，要思考为什么通过对一些参数的改变（例如改变电容）会导致被控量（例如电压）的不稳定或者控制精度下降等等。还要思考为什么老师都让我们用电路来做控制系统实验，因为不同的物理系统（比如机械系统）它们所建立的微分方程的形式是相同的，则抽象的看它们本质上都是同一个系统（打个比方，小摆动的单摆与弹簧振子两个不同系统的振动方程一样，都遵循d^2y/dx^2=-cx这个方程），而电路系统是相对与其他物理系统来说最容易构造（有些机械装置太大，不易放在实验室做实验），所以常用电路系统来模拟其它的控制系统。

7.要树立学好自动控制原理的信心。你要知道，能够接触到人类历史上尤其是19、20世纪的革命性的著名理论与思想，应该感到自豪。19、20世纪的革命性的著名理论：进化论、资本论、相对论、量子论、信息论、控制论、系统论。人家学文科专业的会说：“我们学过马克思的经典——资本论嘞。你懂经典吗？”这时你也可以毫不犹豫反驳到：“最先进的科学思想、现代技术科学的三大支柱之一——的控制论，没见识过吧？”（现代技术科学的三大支柱就是信息论、控制论、系统论）

8.平时读读控制论的相关普及读物会提高你的科学修养，尤其是读读控制论的创立人——维纳的故事。

5.自动控制原理学习方法

原发布者：liuyiqiang2007

《自动控制原理》包括经典控制和现代控制两个部分，其主要研究的内容识时域分析、频域分析以及状态空间表达，涉及的内容很多，要想研究生入学考试取得一个很好的成绩，我认为在平常的自控学习中应该注意以下问题。

1弄清自动控制理论课程的特点和难点

自动控制理论的两门课程都是来源于控制实践的理论课程，具有以下三个特点：概念抽象；与数学联系紧密；实践性强。不论是“自动控制原理”还是其后续课程“现代控制理论”，教材里面的许多概念和术语都定义得非常抽象，常常让我们感觉一头雾水，理解起来比较困难。概念的抽象性成了学习道路上的第一个拦路虎。此外，该课程在学习过程中涉及到对多门数学知识的运用，如“高等数学”、“积分变换”、“复变函数”、“线性代数”等等。对数学知识的掌握和灵活运用是我们学习的第二道难关。第三个难点是理论与实践容易脱节，很多学生往往注重理论学习而轻视实践结果往往只会“纸上谈兵”而短缺工程实践能力。

因此，我们要在教师引导和帮助下顺利入门，掌握课程的精髓和要点，并且能够“由厚及薄”，达到对课程整体的把握，具有一定的工程概念和实践能力。

2弄清课程教学中应当注意的一些问题

2、1 以数学模型为基础，以系统分析为主线

自动控制理论的主要内容是系统分析。按照一般高校的教学大纲，不论是“自动控制原理”还是“现代控制理论”课程，数学模型和系统分析的内容都占到整个课程内容的80%左右，其中系统