Allure_07
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自动控制原理（2）——自动控制的类型、基本要求

一、自动控制的类型

原则：不遗漏，不重叠

1、按输入信号的变化规律分

  • 定值控制：参考输入为一个恒定的值（速度控制系统、液位控制系统）
  • 程序控制：参考输入为一个已知的时间函数（飞思卡尔智能小车，热处理过程）
  • 随动控制：参考输入为一个随机变化的函数（雷达天线跟踪系统）

2、按系统中传递信号的特点分

  • 连续系统：系统中传递的信号都是时间轴上连续的信号，描述对象的数学模型是微分方程（电动机速度控制系统）
  • 离散系统：系统中某一处或几处信号为脉冲序列或时间轴上不连续的信号，描述此类系统的数学模型为差分方程（单回路计算机控制系统）

3、按系统特点分

  • 线性系统：组成系统的所有原件或子系统都是线性的
    • 线性定常连续系统，用线性微分方程描述
      • 线性性：各变量及其导数以一次幂形式出现，且无交叉相乘
      • 定常性：各系数ai(i=0→n),bi(i=0→m)都是常数
      • 连续性：系统中各信号随着时间连续变化
    • 线性定常离散系统，用线性差分方程描述
  • 非线性系统：系统中至少有一个元件或子系统是非线性的
    • 饱和非线性：运算放大器的特性
    • 死区非线性：整流电路二极管压降引起的电压损失特性
    • 间隙非线性：齿轮传动中改变运动方向出现的此类特性
    • 继电非线性：继电器开关造成的工作状态切换呈现的特性

4、按系统输入输出数量分

  • 单输入单输出系统（经典控制理论）：电动机速度控制系统
  • 多输入多输出系统（现代控制理论）：四旋翼飞行器

5、按系统功能分

  • 温度控制系统：热处理炉、炼钢炉
  • 速度控制系统：自动洗衣机
  • 位置控制系统：雷达跟踪系统

6、按组成元件的特点分

  • 机械系统：车床、刨床
  • 电气系统：发电机控制系统
  • 液压系统：盾构挖掘机控制系统
  • 生物系统：人体温度控制系统
  • 经济系统：国民经济宏观调控系统

7、按控制规律分

  • 经典控制系统
    • 基于传递函数（拉普拉斯算子）方法建立被控对象数学模型
    • 利用根轨迹和频域法分析和设计控制器
  • 现代控制系统
    • 基于状态空间描述被控对象数学模型
    • 利用状态反馈方式设计控制器
  • 模糊控制系统
    • 利用模糊理论设计控制器
  • 神经网络控制系统
    • 利用神经网络理论建立被控对象数学模型设计控制器

模糊控制系统和神经网络控制系统属于智能控制范畴

二、自动控制系统的基本要求

1、目的

  • 保证系统输出具有控制输入指定的数值
  • 保证系统输出尽量不受扰动的影响

2、要求

  • 系统的稳定性（基本要求）：系统在扰动消失后，由初始偏差状态恢复到平衡状态的能力
  • 系统动态的快速性：为了实现高效工作而提出的
  • 系统动态的平稳性：当被控制量由初始值变为另一个期望值时，某些控制系统会出现超调现象，即被控制量会超过期望值，并经过若干次摆动以后才达到希望值
  • 系统的稳态准确性：如果要求被控制量由初始值变为另一个期望值，在变化过程结束后，被控制量能够达到希望值，说明改系统具有很好的准确性

快速性和平稳性：反映控制系统的动态品质

准确性：反映控制系统的稳态精度

稳定性：是控制系统能够正常工作的先决条件

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