自動(dòng)控制原理基礎教程知識點(diǎn)(自動(dòng)控制原理控制理論基礎區別以及要學(xué)會(huì )它們分別要什么基礎,盡)
1.自動(dòng)控制原理 控制理論基礎 區別 以及要學(xué)會(huì )它們分別要什么基礎,盡
自動(dòng)控制理論是研究自動(dòng)控制共同規律的技術(shù)科學(xué)。
它的發(fā)展初期，是以反饋理論為基礎的自動(dòng)調節原理，主要用于工業(yè)控制，二戰期間為了設計和制造飛機及船用自動(dòng)駕駛儀，火炮定位系統，雷達跟蹤系統以及其他基于反饋原理的軍用設備，進(jìn)一步促進(jìn)并完善了自動(dòng)控制理論的發(fā)展。到戰后，以形成完整的自動(dòng)控制理論體系，這就是以傳遞函數為基礎的經(jīng)典控制理論，它主要研究單輸入-單輸出，線(xiàn)形定常數系統的分析和設計問(wèn)題。
編輯本段應時(shí)而生 20世紀60年代初期，隨著(zhù)現代應用數學(xué)新成果的推出和電子計算機的應用，為適應宇航技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)控制理論跨入了一個(gè)新階段——現代控制理論。他主要研究具有高性能，高精度的多變量變參數的最優(yōu)控制問(wèn)題，主要采用的方法是以狀態(tài)為基礎的狀態(tài)空間法。
目前，自動(dòng)控制理論還在繼續發(fā)展，正向以控制論，信息論，仿生學(xué)為基礎的智能控制理論深入。編輯本段自動(dòng)控制系統 為了實(shí)現各種復雜的控制任務(wù)，首先要將被控制對象和控制裝置按照一定的方式連接起來(lái)，組成一個(gè)有機的總體，這就是自動(dòng)控制系統。
在自動(dòng)控制系統中，被控對象的輸出量即被控量是要求嚴格加以控制的物理量，它可以要求保持為某一恒定值，例如溫度，壓力或飛行航跡等；而控制裝置則是對被控對象施加控制作用的機構的總體，它可以采用不同的原理和方式對被控對象進(jìn)行控制，但最基本的一種是基于反饋控制原理的反饋控制系統。編輯本段反饋控制系統 在反饋控制系統中，控制裝置對被控裝置施加的控制作用，是取自被控量的反饋信息，用來(lái)不斷修正被控量和控制量之間的偏差從而實(shí)現對被控量進(jìn)行控制的任務(wù)，這就是反饋控制的原理。
下面是一個(gè)標準的反饋模型： 開(kāi)方： 公式：X(n+1)=Xn+(A/Xn^2-Xn)1/3設A=5，開(kāi)3次方 5介于1^3至2^3之間（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。例如我們取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，輸入值大于輸出值，負反饋 2-0.25=1.75，取2位數值，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，輸入值小于輸出值正反饋 1.7+0.01=1.71。取3位數，比前面多取一位數。
第三步：X3={1.71+[5/(1.71^2-1.71]1/3=1.709}輸入值大于輸出值，負反饋 第四步：X4={1.709+[5/(1.709^2-1.709]1/3=1.7099}.輸入值小于輸出值正反饋 這種方法可以自動(dòng)調節，第一步與第三步取值偏大，但是計算出來(lái)以后輸出值會(huì )自動(dòng)轉小；第二步，第四步輸入值偏小，輸出值自動(dòng)轉大。X_4=1.7099. 當然也可以取1.1,1.2,1.3,。
1.8,1.9中的任何一個(gè)。 同時(shí)自動(dòng)控制原理也是現在高校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的一門(mén)主干課程，是學(xué)習后續專(zhuān)業(yè)課的重要基礎，也是自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)碩士研究生入學(xué)必考的專(zhuān)業(yè)課。
編輯本段基礎理論課 該課不僅是自動(dòng)控制專(zhuān)業(yè)的基礎理論課，也是其他專(zhuān)業(yè)的基礎理論課，目前信息科學(xué)與工程學(xué)院開(kāi)設本課程的專(zhuān)業(yè)有計算機、電子信息、檢測技術(shù)。 該課程不僅跟蹤國際一流大學(xué)有關(guān)課程內容與體系，而且根據科研與學(xué)術(shù)的發(fā)展不斷更新課程內容，從而提高自動(dòng)化及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的整體學(xué)術(shù)水平。
編輯本段主要內容 該課程是自動(dòng)控制理論的基礎，其主要內容包括：自動(dòng)控制系統的基本組成和結構、自動(dòng)控制系統的性能指標，自動(dòng)控制系統的類(lèi)型（連續、離散、線(xiàn)性、非線(xiàn)性等）及特點(diǎn)、自動(dòng)控制系統的分析（時(shí)域法、頻域法等）和設計方法等。通過(guò)本課程的學(xué)習，學(xué)生可以了解有關(guān)自動(dòng)控制系統的運行機理、控制器參數對系統性能的影響以及自動(dòng)控制系統的各種分析和設計方法等。
編輯本段本課程覆蓋的基本概念 系統、反饋、方框圖（方塊圖）、信號流圖、傳遞函數；穩定性、穩定裕量，基本環(huán)節、時(shí)間常數、阻尼系數，脈沖響應、階躍響應、動(dòng)態(tài)性能指標、穩態(tài)誤差，根軌跡，主導極點(diǎn)，頻率特性，校正和綜合，典型的非線(xiàn)性特性、描述函數、相平面、自持振蕩，采樣控制、Z變換、脈沖傳遞函數。編輯本段本課程涵蓋的基本知識點(diǎn) 1.簡(jiǎn)單物理系統的微分方程和傳遞函數的列寫(xiě)和計算； 2.方框圖和信號流圖的變換和化簡(jiǎn)； 3.開(kāi)環(huán)傳遞函數與閉環(huán)傳遞函數的推導和計算； 4.線(xiàn)性連續系統的動(dòng)態(tài)過(guò)程分析； 5.代數穩定判據及其在線(xiàn)性系統中的應用； 6.根軌跡的基本特性及典型系統根軌跡的繪制； 7.用根軌跡分析系統的動(dòng)態(tài)性能和穩定性； 8.波德圖和奈奎斯特圖的繪制； 9.奈奎斯特穩定判據及應用； 10.用開(kāi)環(huán)頻率特性分析系統的主要動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特性； 11.校正的基本原理及設計方法； 12.簡(jiǎn)單非線(xiàn)性控制系統分析的描述函數分析方法及相平面方法； 13.采樣系統的分析及校正的基本方法。
2.高分求解,自動(dòng)控制原理要學(xué)那些高數知識
呵呵，這可算問(wèn)到人了，鄙人就是自控專(zhuān)業(yè)的。
自動(dòng)控制和數學(xué)密切相關(guān)，比如說(shuō)，拉普拉斯變換，泛函，矩陣，數值分析，級數等等。 有些是上研需要掌握的，有些十本科必須要懂的。
說(shuō)白了，本科階段學(xué)的數學(xué)基本都能用上！ 自控原理，拉氏變換，留數法的應用，一階時(shí)域響應里的求導，二階時(shí)域里的偏導和極限或者傅里葉變換，乃奎斯特判據里的函數映射，根軌跡判據里的求極限，Z變換的級數等。 現控，線(xiàn)性代數，矩陣，行列式計算，行列式性質(zhì)（3階以?xún)龋碾A特殊的），其他的李雅普諾夫判據里的矩陣知識等。
等你上研了，還有泛函，極值理論，最優(yōu)設計等等，還需要矩陣論，數值分析，概率論等知識 總之，自控發(fā)展史就是數學(xué)史。
3.自動(dòng)控制 復習重點(diǎn)
1、自動(dòng)控制：指在沒(méi)有人參與的情況下利用控制器使被控對象（指生產(chǎn)設備或生產(chǎn)過(guò)程）自動(dòng)地按預定的規律運行。 當前的自動(dòng)控制一般均指反饋控制。穩定性、準確性、快速性
2、開(kāi)環(huán)控制系統： 控制系統的輸出量對系統的控制作用沒(méi)有任何影響。結構簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、容易維修；精度低、容易受環(huán)境變化的干擾。
3、閉環(huán)控制系統：指控制系統的輸出量對系統的控制作用有影響，即反饋。因此，又稱(chēng)為反饋控制。閉環(huán)系統實(shí)質(zhì)：通過(guò)偏差消除偏差。精度高、動(dòng)態(tài)性能好，抗干擾能力強；結構復雜、價(jià)格貴、維修人員要求高。
4、拉氏變換定義：時(shí)間函數x(t) 的拉氏變換
5、傳遞函數：初始條件為零時(shí)，輸出量的拉普拉斯變換與輸入量的拉普拉斯變換之比。
6、瞬態(tài)響應：系統在輸入信號的作用下，其輸出量從初始狀態(tài)到穩定狀態(tài)的響應過(guò)程；
穩態(tài)響應：系統在輸入信號的作用下，系統在時(shí)間趨于無(wú)窮大時(shí)的輸出狀態(tài)。
反饋控制的基本原理可簡(jiǎn)單的表述為：
a） 測量、反饋：由傳感器檢測系統的輸出變化，通過(guò)反饋回路將此信號的部分或全部
反饋到輸入端。
b） 求偏差：將反饋回來(lái)的信號和輸入信號進(jìn)行比較，可得它們之間的偏差大小，即實(shí)
際輸出值與給定值的偏差。
c） 糾正偏差：根據偏差的大小和方向對系統進(jìn)行控制，以改變系統的輸出，使偏差減
小的過(guò)程。
2 控制系統的工作原理就是使系統中的某些參量能按照要求保持恒定或按一定規律變化。它可分為人工控制系統（一般為開(kāi)環(huán)控制系統）和自動(dòng)控制系統（反饋控制系統）。人工控制系統就是由人來(lái)對參量進(jìn)行控制和調整的系統。自動(dòng)控制系統就是能根據要求自動(dòng)控制和調整參量的系統，系統在受到干擾時(shí)還能自動(dòng)保持正確的輸出。它們的基本工作原理就是測量輸出、求出偏差、再用偏差去糾正偏差
開(kāi)環(huán)控制：系統的輸出端和輸入端之間不存在反饋回路，輸出量對系統的控制作用沒(méi)有影響。系統特點(diǎn)：系統簡(jiǎn)單，容易建造、一般不存在穩定性問(wèn)題，精度低、抗干擾能力差。
閉環(huán)控制：系統的輸出端和輸入端存在反饋回路，輸出量對控制作用有直接影響。閉環(huán)的反饋有正反饋和負反饋兩種，一般自動(dòng)控制系統均采用負反饋系統，閉環(huán)控制系統的特點(diǎn)：精度高、抗干擾能力強、系統復雜，容易引起振蕩
反饋控制系統一般由以下的全部或部分組成 給定元件 反饋元件 比較元件 放大元件 執行元件 校正元件 控制對象
8、瞬態(tài)響應：系統在輸入信號的作用下，其輸出量從初始狀態(tài)到穩定狀態(tài)的響應過(guò)程；
穩態(tài)（靜態(tài)）響應：系統在輸入信號的作用下，系統在時(shí)間趨于無(wú)窮大時(shí)的輸出狀態(tài)一階系統的單位階躍響應：
一階系統的單位階躍響應特點(diǎn)：穩定的，無(wú)振蕩；沒(méi)有靜態(tài)誤差
時(shí)域分析性能指標 上升時(shí)間tr：響應曲線(xiàn)從零時(shí)刻到首次到達穩態(tài)值的時(shí)間（tr反映系統的快速性）；峰值時(shí)間tp：響應曲線(xiàn)從零時(shí)刻到達峰值的時(shí)間；最大超調量Mp：?jiǎn)挝浑A躍輸入時(shí)，響應曲線(xiàn)的最大峰值與穩態(tài)值的差。調整時(shí)間ts：響應曲線(xiàn)到達并一直保持在允許誤差范圍內的最短時(shí)間；延遲時(shí)間td：響應曲線(xiàn)從零上升到穩態(tài)值的百分50所需的時(shí)間；振蕩次數：在調整時(shí)間ts內響應曲線(xiàn)振蕩的次數。
幅頻特性：幅值比；相頻特性：相位差。頻率特性表征系統穩態(tài)響應的品質(zhì)
14、乃奎斯特判據：對于系統開(kāi)環(huán)乃氏圖，當ω從0連續增大到∞變化時(shí)，其相對（-1,j0）點(diǎn)的角變化量為pπ+qπ/2時(shí)，系統閉環(huán)后穩定。
15 放大電路的電壓放大倍數與頻率的關(guān)系稱(chēng)為幅頻特性，輸出信號與輸入信號的相位差與頻率之間的關(guān)系稱(chēng)為相頻特性
16 穩態(tài)誤差 誤差信號的穩態(tài)分量稱(chēng)為穩態(tài)誤差。
偏差 輸入信號和反饋信號比較后的信號也能夠反映系統誤差的大小 稱(chēng)之為偏差
4.怎么學(xué)好自動(dòng)控制原理
1.自動(dòng)控制原理課程本身要大量用到Laplace變換、復變函數理論，所以要想學(xué)好自動(dòng)控制原理，首先得看看自己的大學(xué)數學(xué)基礎有沒(méi)有打扎實(shí)了（尤其是復變函數與積分變換）。
2.除了應該具備的數學(xué)基礎外，你還需有處理相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識的能力。比如建立實(shí)際系統的物理模型，這里就需要有良好的電路（主要是模擬電路）、大學(xué)物理、機械原理的知識。同時(shí)還需要有一定的數學(xué)建模能力。
3.正是因為課程中充滿(mǎn)了數學(xué)，所以千萬(wàn)不要把自動(dòng)控制原理當成數學(xué)來(lái)學(xué)，那樣會(huì )讓你越學(xué)越迷糊，甚至會(huì )最終懷疑控制理論的科學(xué)性。因為若當作一門(mén)數學(xué)課，你掌握的只是一些方程的操作和圖形的畫(huà)法，你無(wú)法理解為什么實(shí)際的系統會(huì )遵循控制理論所描述的規律（比如水位能夠被精確的控制），這會(huì )讓你覺(jué)得是完全是數學(xué)的作用，而忽略了自動(dòng)控制的基本思想以及這些數學(xué)方程背后所受到物理規律支配這一事實(shí)。很多原本數學(xué)還可以的同學(xué)也學(xué)不好控制理論，都是犯了把自控理論課作為數學(xué)課來(lái)學(xué)的思想錯誤。一開(kāi)始方向就錯了，你說(shuō)學(xué)得好嗎。
4.學(xué)自動(dòng)控制原理，掌握基本的控制思想是最重要的（它有別于數學(xué)思想、物理思想）。大學(xué)階段所學(xué)的自動(dòng)控制原理主要涉及經(jīng)典控制理論，所以它最根本的控制思想是【負反饋思想】，很多穩定性理論都是立足于這一思想上建立的，所以數學(xué)雖然很重要，但數學(xué)對于自動(dòng)控制理論來(lái)說(shuō)只是一個(gè)強有力的工具。
5.要珍惜每次做練習題的機會(huì )。題目不在多、在精，一般把書(shū)本上每章后面的習題全部掌握（第一次做不來(lái)不要緊，關(guān)鍵是要弄懂），你就算達到基本掌握的程度了。
6.做實(shí)驗要認真。每次實(shí)驗都要開(kāi)動(dòng)自己的腦筋，不要機械的按照實(shí)驗手冊的步驟做實(shí)驗。比如由多極運算放大器構成的電路控制系統，要思考為什么通過(guò)對一些參數的改變（例如改變電容）會(huì )導致被控量（例如電壓）的不穩定或者控制精度下降等等。還要思考為什么老師都讓我們用電路來(lái)做控制系統實(shí)驗，因為不同的物理系統（比如機械系統）它們所建立的微分方程的形式是相同的，則抽象的看它們本質(zhì)上都是同一個(gè)系統（打個(gè)比方，小擺動(dòng)的單擺與彈簧振子兩個(gè)不同系統的振動(dòng)方程一樣，都遵循d^2y/dx^2=-cx這個(gè)方程），而電路系統是相對與其他物理系統來(lái)說(shuō)最容易構造（有些機械裝置太大，不易放在實(shí)驗室做實(shí)驗），所以常用電路系統來(lái)模擬其它的控制系統。
7.要樹(shù)立學(xué)好自動(dòng)控制原理的信心。你要知道，能夠接觸到人類(lèi)歷史上尤其是19、20世紀的革命性的著(zhù)名理論與思想，應該感到自豪。19、20世紀的革命性的著(zhù)名理論：進(jìn)化論、資本論、相對論、量子論、信息論、控制論、系統論。人家學(xué)文科專(zhuān)業(yè)的會(huì )說(shuō)：“我們學(xué)過(guò)馬克思的經(jīng)典——資本論嘞。你懂經(jīng)典嗎？”這時(shí)你也可以毫不猶豫反駁到：“最先進(jìn)的科學(xué)思想、現代技術(shù)科學(xué)的三大支柱之一——的控制論，沒(méi)見(jiàn)識過(guò)吧？”（現代技術(shù)科學(xué)的三大支柱就是信息論、控制論、系統論）
8.平時(shí)讀讀控制論的相關(guān)普及讀物會(huì )提高你的科學(xué)修養，尤其是讀讀控制論的創(chuàng )立人——維納的故事。
5.自動(dòng)控制原理學(xué)習方法
原發(fā)布者：liuyiqiang2007
《自動(dòng)控制原理》包括經(jīng)典控制和現代控制兩個(gè)部分，其主要研究的內容識時(shí)域分析、頻域分析以及狀態(tài)空間表達，涉及的內容很多，要想研究生入學(xué)考試取得一個(gè)很好的成績(jì)，我認為在平常的自控學(xué)習中應該注意以下問(wèn)題。
1弄清自動(dòng)控制理論課程的特點(diǎn)和難點(diǎn)
自動(dòng)控制理論的兩門(mén)課程都是來(lái)源于控制實(shí)踐的理論課程，具有以下三個(gè)特點(diǎn)：概念抽象；與數學(xué)聯(lián)系緊密；實(shí)踐性強。不論是“自動(dòng)控制原理”還是其后續課程“現代控制理論”，教材里面的許多概念和術(shù)語(yǔ)都定義得非常抽象，常常讓我們感覺(jué)一頭霧水，理解起來(lái)比較困難。概念的抽象性成了學(xué)習道路上的第一個(gè)攔路虎。此外，該課程在學(xué)習過(guò)程中涉及到對多門(mén)數學(xué)知識的運用，如“高等數學(xué)”、“積分變換”、“復變函數”、“線(xiàn)性代數”等等。對數學(xué)知識的掌握和靈活運用是我們學(xué)習的第二道難關(guān)。第三個(gè)難點(diǎn)是理論與實(shí)踐容易脫節，很多學(xué)生往往注重理論學(xué)習而輕視實(shí)踐結果往往只會(huì )“紙上談兵”而短缺工程實(shí)踐能力。
因此，我們要在教師引導和幫助下順利入門(mén)，掌握課程的精髓和要點(diǎn)，并且能夠“由厚及薄”，達到對課程整體的把握，具有一定的工程概念和實(shí)踐能力。
2弄清課程教學(xué)中應當注意的一些問(wèn)題
2、1 以數學(xué)模型為基礎，以系統分析為主線(xiàn)
自動(dòng)控制理論的主要內容是系統分析。按照一般高校的教學(xué)大綱，不論是“自動(dòng)控制原理”還是“現代控制理論”課程，數學(xué)模型和系統分析的內容都占到整個(gè)課程內容的80%左右，其中系統
