自動(dòng)控制原理綜述姓名：學(xué)號(hào)：專業(yè)：摘要：《自動(dòng)控制原理》闡述了經(jīng)典控制理論的基本概念、原理和自動(dòng)控制系統(tǒng)的各種分析方法，主要內(nèi)容包括線性連續(xù)系統(tǒng)與離散系統(tǒng)的時(shí)域和頻域理論，如系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、靜態(tài)性能、穩(wěn)定性的分析和各種設(shè)計(jì)方法的運(yùn)用等。PID控制是一種很好的控制模式，其產(chǎn)品已在工程實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用?！蹲詣?dòng)控制理論》是一門主要研究自動(dòng)控制系統(tǒng)基礎(chǔ)理論、系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)本技術(shù)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是自動(dòng)控制相關(guān)專業(yè)的一門重要的基礎(chǔ)理論課程，與工程實(shí)踐密不可分。Abstract:"AutomaticControlTheory"describesthebasicconceptsofclassicalcontroltheory,automaticcontrolsystemtheoryandanalysismethods,mainlyincludingthelinearcontinuoussystemwithdiscretesystemtheoryoftimedomainandfrequencydomain,suchasthedynamicperformanceandstaticPerformance,stabilityanalysisandtheuseofvariousdesignmethodsandsoon.PIDcontrolisaverygoodcontrolmodel,anditsproductshavebeenobtainedinengineeringpracticeawiderangeofapplications."AutomaticControlTheory"isamainbasictheoryofautomaticcontrolsystems,systemsanalysisanddesignofthetechnologyprofessionalfoundationcourses,isalsorelatedtoautomaticcontrolofanimportantprofessionalbasictheorycourses,andengineeringpracticeareinseparable.課程內(nèi)容《自動(dòng)控制原理》比較全面地闡述自動(dòng)控制的基本理論及應(yīng)用。內(nèi)容包括：線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、時(shí)域分析、根軌跡法、頻域特性分析、線性離散系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正、非線性系統(tǒng)分析、書中部分章節(jié)適當(dāng)增加了MATLAB應(yīng)用的內(nèi)容。PID控制器PID控制器是一種線性的控制器，它根據(jù)給定值r(t)和實(shí)際輸出值c(t)構(gòu)成控制偏差：e(t)=r(t)-c(t)將偏差的比例（p）、積分（I）、微分(D)通過線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，故稱PID控制器。PID控制結(jié)構(gòu)圖（如圖2.1所示），其輸入e(t)與輸出u(t)的關(guān)系為其傳遞函數(shù)形式為式中u(t)——輸出信號(hào)e(t)——偏差信號(hào)（是給定信號(hào)r(t)與被控對(duì)象輸出信號(hào)y(t)之差）kP——比例系數(shù)ki——積分系數(shù)，ki=kP/TIkd——微分系數(shù)，kd=kdTD現(xiàn)狀目前工業(yè)自動(dòng)化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個(gè)重要標(biāo)志。同時(shí)，控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個(gè)階段。一個(gè)控制系統(tǒng)包括控制器﹑傳感器﹑變送器﹑執(zhí)行機(jī)構(gòu)﹑輸入輸出接口?？刂破鞯妮敵鼋?jīng)過輸出接口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，加到被控系統(tǒng)上；控制系統(tǒng)的被控量，經(jīng)過傳感器，變送器，通過輸入接口送到控制器。不同的控制系統(tǒng)，其傳感器、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)是不一樣的。PID控制是最實(shí)用化的控制方式，指的是一項(xiàng)流行的線性控制策略，它是對(duì)偏差信號(hào)e(t)進(jìn)行比例、積分、微分運(yùn)算變換后形成的一種控制規(guī)律，基本思想是“利用偏差、消除偏差”。PID控制是一種很好的控制模式，其產(chǎn)品已在工程實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用。在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的控制器也是PID控制器。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象﹐或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制，實(shí)際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。模擬PID控制系統(tǒng)的原理框圖（如圖1所示），系統(tǒng)由模擬PID控制器和被控對(duì)象組成。圖1PID控制系統(tǒng)原理框圖發(fā)展趨勢(shì)PID控制技術(shù)的發(fā)展可以分為兩個(gè)階段。20世紀(jì)30年代晚期微分控制的加入標(biāo)志著PID控制成為一種標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。第一個(gè)階段為發(fā)明階段(1900～1940)。PID控制的思想逐漸明確,氣動(dòng)反饋放大器被發(fā)明,儀表工業(yè)的重心放在實(shí)際PID控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上。1940年以后是第二階段——革新階段。在革新階段,PID控制器已經(jīng)發(fā)展成一種魯棒的、可靠的、易于應(yīng)用的控制器。儀表工業(yè)的重心是使PID控制技術(shù)能跟上工業(yè)技術(shù)的最新發(fā)展。從氣動(dòng)控制到電氣控制到電子控制再到數(shù)字控制,PID控制器的體積逐漸縮小,性能不斷提高。PID控制至今仍是應(yīng)用最廣泛的一種實(shí)用控制器。各種現(xiàn)代控制技術(shù)的出現(xiàn)并沒有削弱PID控制器的應(yīng)用,相反,新技術(shù)的出現(xiàn)對(duì)于PID控制技術(shù)的發(fā)展起了很大的推動(dòng)作用。一方面,各種新的控制思想不斷被應(yīng)用于PID控制器的設(shè)計(jì)之中或者是使用新的控制思想設(shè)計(jì)出具有PID結(jié)構(gòu)的新控制器,PID控制技術(shù)被注入了新的活力。另一方面,某些新控制技術(shù)的發(fā)展要求更精確的PID控制,從而刺激了PID控制器設(shè)計(jì)與參數(shù)整定技術(shù)的發(fā)展。雖然各種現(xiàn)代控制技術(shù)頻繁的出現(xiàn)，并沒有削弱PID控制器的應(yīng)用。新技術(shù)的出現(xiàn)對(duì)于PID控制技術(shù)的發(fā)展起了很大的推動(dòng)作用。一方面,各種新的控制思想不斷被應(yīng)用于PID控制器的設(shè)計(jì)之中或者是使用新的控制思想設(shè)計(jì)出具有PID結(jié)構(gòu)的新控制器,PID控制技術(shù)被注入了新的活力。另一方面,某些新控制技術(shù)的發(fā)展要求更精確的PID控制,從而刺激了PID控制器設(shè)計(jì)與參數(shù)整定技術(shù)的發(fā)展。PID控制的優(yōu)點(diǎn)：1、原理簡單，使用方便。2、適應(yīng)性強(qiáng)，可以廣泛應(yīng)用于化工、熱工、冶金、煉油以及造紙等各種生產(chǎn)部門。3、按PID控制進(jìn)行工作的自動(dòng)調(diào)節(jié)器已商品化。4、魯棒性強(qiáng)，即其控制品質(zhì)對(duì)被控對(duì)象特性的變化不大敏感。總結(jié)《自動(dòng)控制理論》是一門主要研究自動(dòng)控制系統(tǒng)基礎(chǔ)理論、系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)本技術(shù)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是自動(dòng)控制相關(guān)專業(yè)的一門重要的基礎(chǔ)理論課程，與工程實(shí)踐密不可分。課程目的和任務(wù)是使自動(dòng)化專業(yè)的本科生學(xué)習(xí)《自動(dòng)控制理論》的基礎(chǔ)理論、控制系統(tǒng)的基本分析和設(shè)計(jì)方法，為今后的學(xué)習(xí)奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。繼續(xù)學(xué)習(xí)相關(guān)課程后，能夠及從事國民經(jīng)濟(jì)、國防和科研各部門的運(yùn)動(dòng)控制、過程控制、機(jī)器人智能控制、導(dǎo)航制導(dǎo)與控制、現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)、模式識(shí)別與智能系統(tǒng)、生物信息學(xué)、人工智能及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐、新型傳感器、電子與自動(dòng)檢測系統(tǒng)、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)等領(lǐng)域的科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、教學(xué)及管理工作。1．根據(jù)課程進(jìn)程表順序安排學(xué)習(xí)內(nèi)容《自動(dòng)控制理論》課程是一門內(nèi)容復(fù)雜、信息量大的課程，因此，應(yīng)該按照課程進(jìn)程順序進(jìn)行學(xué)習(xí)，由淺入深，注重基礎(chǔ)知識(shí)，包括基本概念、基本定理等都是非常必要的。2．結(jié)合實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)理論知識(shí)的理解，加強(qiáng)工程實(shí)際設(shè)計(jì)能力《自動(dòng)控制理論》課程有我系安排的自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)課程。必作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有：典型環(huán)節(jié)階躍響應(yīng)；二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)；控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析；系統(tǒng)頻率特性測量；連續(xù)系統(tǒng)串聯(lián)校正設(shè)計(jì)等。實(shí)驗(yàn)前要認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，實(shí)驗(yàn)時(shí)認(rèn)真操作，實(shí)驗(yàn)后認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，及時(shí)分析、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)過程中，我們可以通過驗(yàn)證、設(shè)計(jì)和調(diào)試程序等實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，達(dá)到進(jìn)一步鞏固和理解課堂上講授的知識(shí)，提高動(dòng)手實(shí)踐能力和工程實(shí)際設(shè)計(jì)能力。通過實(shí)踐環(huán)節(jié)，能夠在觀察現(xiàn)象、提出問題、分析問題和解決問題方面得到能力上的培養(yǎng)和鍛煉。3．學(xué)習(xí)中注意歸納總結(jié)《自動(dòng)控制理論》課程內(nèi)容龐雜、知識(shí)點(diǎn)多，概念多，各部分內(nèi)容相互交叉，工程實(shí)踐性強(qiáng)。所以在學(xué)習(xí)過程的對(duì)每一階段學(xué)習(xí)都應(yīng)進(jìn)行歸納總結(jié)。這不僅可以幫助學(xué)好《自動(dòng)控制理論》課程，更可以培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣?！蹲詣?dòng)控制理論》課程老師多媒體和板書相結(jié)合，可以幫助加深理解。同時(shí)，包含重點(diǎn)例題重點(diǎn)講解環(huán)節(jié)。我們應(yīng)認(rèn)真對(duì)待和參與課堂討論，在勇于表達(dá)自己觀點(diǎn)的同時(shí)，實(shí)際上這也是努力思考的過程。同時(shí)，要傾聽其他同學(xué)的觀點(diǎn)，開闊思路，學(xué)會(huì)從不同角度考慮問題，這樣對(duì)所