FB体育 FB体育平台自动控制原理] 1 - 基本定义

　　自动控制原理(Principles of Automatic Control), 作为一个电子信息工程视角的人来看, 原来以为是教自动控制, 然后学一学发现主要是背诵概念应付考试. 随后继续学发现主要是数学. 学到最后, 恍然大悟: 原来我学的是自动控制啊.

　　该文章为个人笔记, 不保证适用于任何情况下. 可能不同教材对于某些定义有细微出入, 请注意这个问题. 这篇文章不一定适合完全的初学. 有些地方可能会出现一些暂时没提到的概念/名词之类的, 将会在后文出现, 整个系列读完就好了. 如果我忘了让它出现了, 请左键划词右键在线搜索. 有建议请在评论区提出.

　　学习自动控制原理, 应该先学完高等数学, 线性代数, 复变函数, 积分变换, 信号与系统. 这些课程是基础课. 另外针对工程相关的, 应该先学完相关专业基础课. 比如电子信息工程应该要求学完电路分析, 低频模拟电路, 数字电路等.

　　高等数学的基础就不说了, 什么极限, 微积分. 这里只说复变函数和之后的东西.

　　控制(control)的概念: 为了克服干扰的影响，达到期望的目标而对被控制对象中的某一个（或某些）物理量进行的操作。

　　人工控制和自动控制的区别: 在自动控制系统中某些装置被有机地组合在一起，代替了人工控制系统中的人的功能。实现了自动控制, 不需要人类的介入.

　　控制器概念: 一些自动控制中的装置, 担负着控制的功能，通常称之为控制器。

　　自动控制的定义: 在没有人FB体育 FB体育平台直接参与的情况下，利用控制装置或控制器，被控对象的被控量(controlled variables)自动地按照预定的规律运行。

　　自动控制系统的定义: 由被控对象(controlled object)和控制器(controller)按一定方式连接起来，以完成某种自动控制任务的有机整体, 称作自动控制系统.

　　：控制器与被控对象之间，不仅存在着正向作用，而且存在着反馈作用的控制系统，即系统的输出信号对 控制量有直接的影响的系统。注意

　　使用运算放大器的深度负反馈构成一个调节电压的调速器, 这个东西虽然包含反馈, 但是这是一个开环系统. 因为轮子受到大的阻力后转速降低并不会反馈回去. 所以这是个开环系统. 典型场景是: LM358驱动的小车. 这种方式无法在任意条件下精确控制车速(例子: 2021电赛F题, 送药小车: 如果使用开环控制轮子的话很容易因为小车载荷的变化与重心偏移而导致跑偏. 当然也有用delay试出来一组数据然后拿奖的(delay: 瞎子数步数走迷宫法. 我先向前走2秒, 然后左转直行.......如果误差低的话完全可以实现定距离))

　　但是如果使用一个转速测量器, 反馈到控制器, 根据当前转速调节输出电压, 转速过低则提升转速, 那么就是一个闭环控制了. 实际电路可能还是应用运算放大器的深度负反馈. 但是这里整个系统是闭环的. 可以精确控制车速. (例子: 2021电赛F题, 送药小车: 循迹时是闭环控制. )

　　: 这里的闭环系统的定义不一定和任何地方的说法相同. 但是不必慌张, 一般不会这么八股的去抠字眼, 因为这个定义对工程改良无意义. 我们是工科, 不是理科.3.3. 开环系统与闭环系统的比较

　　数学模型分类: 线性系统, 非线性系统. 定常系统, 非定常系统(时变系统)

　　和信号流图表现系统的状态传递过程. 这个很好理解, 往往一看到就知道这个东西怎么表示的. 到后面可以看见很多例子. 我认为与其讲述定义, 不如举几个例子来的快.4.1. 典型系统的数学模型

　　扰动信号(N): 又叫做噪声(Noise), 简称扰动或干扰，它与控制作用相反，是影响系统输出的不利因素. 应该通过一些手段消除之.

　　注意这里的图是单位反馈信号. 如果反馈通路有增益的话, 输出C和反馈F是不一样的, 关系式为

　　一般情况下采用第二种形式. 在单位反馈的情况下两种情况一样. 后面讨论的闭环系统大部分是单位反馈系统. 直接

　　首先我们学过信号与系统, 知道对于任何系统, 不管是自动控制系统里面遇见的机械系统, 电路系统, 还是信号分析处理里面的信号, 对于任何单输入单输出(SISO)系统, 可以向其输入一个冲激, 得到系统的响应, 以此分析系统的性能. 这是系统的

　　. 也是最暴力的方式. 同时也是物理上不可能实现的方式.物理总是让美好的数学不可实现

　　注意: 临界稳定系统在数学上一般认为是稳定的, 在语文上认为是稳定的, 在物理上一般认为是不稳定的! 因为临界稳定系统不是BIBO(有界输入有界输出)系统, 输入有界输出不一定有界(比如积分器). 而且临界系统在参数稍稍变化后可能成为不稳定系统, 工程上要绝对避免.

　　分别为稳定性, 快速性, 精确性.这也是自动控制系统的基本要求.稳定性分为两种:

　　: 稳定性、快速性、精确度是相互制约的. 与系统的结构形式和元件参数有关, 与外作用及干扰无关.5.2. 分析内容

　　.系统分析：已知系统结构和参数的情况下，根据系统对于某种典型输入信号作用下的被控量的响应，求出评价系统性能的性能指标：稳定性、瞬态性能和稳态性能.

　　系统设计：通过改变被控对象的某些FB体育 FB体育平台参数或加入某种控制装置，使其满足预期的性能指标要求.

　　:时域方法, 根轨迹法, 频率响应法.经典分析方法, 使用低情商的线. 习题