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第一章 绪论
一、主要内容
（1）自动控制和自动控制系统基本概念
（2）开环控制和闭环控制
（3）自动控制系统的分类
（4）对系统的基本要求
（5）控制系统的分析和设计
二、基本要求
（1）理解自动控制、被控对象、被控量、控制装½和自控系统等概念。
（2）正确理解开环控制和闭环控制，特别是闭环控制。
（3）掌握由系统工½原理图画方框图的方法，并½正确判别系统的控制方式。
（4）明确系统常用的分类方式，掌握各类系统的含义和信息特征，特别是按数
学模型分类的方式。
（5）明确对自控系统的基本要求，正确理解三大性½指标的含义。
三、内容提要
1、基本概念
（1）自动控制：在没有人直接参与的情况下，利用控制器½被控对象（或过程）
的某些物理量（被控量）自动地按预先给定的规律去运行。
（2）自动控制系统：½够实现自动控制任务的系统，由控制装½与被控对象组
成。
（3）被控对象：指被控设备或过程。
（4）输出量，也称被控量：指被控制的量。它表征被控对象或过程的状态和性
½，它又常常被称为系统对输入的响应。
（5）输入量：是人为给定的系统预期输出的希望值。
（6）偏差信号：参考输入与实际输出的差称为偏差信号，偏差信号一般½为控
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制器的输入信号。
（7）负反馈控制：把被控量反送到系统的输入端与给定量进行比较，利用偏差
引起控制器产生控制量，以减小或消除偏差。
2、自动控制方式
（1）开环控制
开环控制系统指系统的输出量对系统的控制½用没有½响的系统。
它分为按
给定控制和按扰动控制两种½式。
按给定控制：信号由给定输入到输出单向传递。
按扰动控制：根据测得的扰动大小来补偿扰动对输出的½响。
（2）闭环控制
闭环控制系统指系统的输出量与输入端存在反馈回路，
即输出量对控制½用
有直接½响的系统。系统根据实际输出来修正控制½用，实现对被控对象进行控
制的任务，这种控制原理称为反馈控制原理。
（3）复合控制
复合控制系统是开环控制和闭环控制相结合的一种控制方式。
在闭环控制回
路的基础上附加一个输入信号（给定或扰动）的顺馈通路，对信号实行加强或补
偿，以达到精确的控制效果。
3、自动控制系统的分类
（1）按给定信号的特征分类
①恒值控制系统：希望系统的输出维持在给定值上不变或变化很小。
②随动控制系统：给定信号的变化规律是事先不确定的随机信号。
③程序控制系统：系统的给定输入不是随机的，而是确定的、按预先的规律
变化。
（2）按系统的数学模型分类
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时域法
分析法
线性定常系统
根½迹法
频域法
线性系统
状态空间法
时域法
分析法
线性时变系统
状态空间法
分析法
非本质非线性
线性化法
描述½数法
非线性系统
分析法
本质非线性
相平面法
状态空间法
（3）按信号传递的连续性划分
①连续系统：系统中的所有元件的输入输出信号均为时间的连续½数，所以
又常称为模拟系统。
②离散系统：系统中只要有一处的信号是脉冲序列或数字信号时，该系统就
是离散系统。这类系统常用差分方程来表示。
（4）按系统的输入/输出信号的数量分类
①单变量系统（SISO）
：指系统只有一个输入和一个输出。
经典控制理论研究的对象主要是单输入单输出的线性定常系统。
②多变量系统（MIMO）
：指系统有多个输入或单个输出或多个输出。
多变量系统是现代控制理论研究的主要对象，
在数学上以状态空间变量法和
矩阵理论为主要研究工具。
4、绘制系统方框图
一般遵循以下步骤：
①搞清系统工½原理，判别系统控制方式；
②找出系统的被控对象及控制装½包含的各功½元件；
③确定系统输入量、输出量以及扰动量，然后按典型系统方框图的连接模式将各
部分连接起来。
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5、对控制系统的基本要求
对自控系统的要求：
（1）系统的输出快速、准确地按输入信号要求的期望输出值变化；
（2）要求输出½量不受扰动的½响。
把要求½化为三大性½指标：
（1）稳定：要求系统稳定，是系统正常工½的基本条件；
（2）快速、平稳：要求系统快速平稳的完成过渡过程，超调量要小，调节
时间要短；
（3）准确：要求系统稳态控制精度要高，稳态误差要小。
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1.1 引言
无论是人们的日常生活、工业生产，还是空间探索、导弹制导等尖端科技
领域中，自动控制技术无所不在、无所不½。自动控制理论和技术已经渗透到
社会、经济和科学研究的各个方面。
自动控制技术是建立在控制论基础上的，而控制论研究的是控制的一般性
理论，它不具½面对某一类控制系统的，因此它是一门以理论为主的课程。
自动控制理论是一门理论性和工程性的综合科学。
1．控制理论的基础观念
控制理论是建立在有可½发展一种方法来研究各式各样系统中控制过程这
一基础上的理论（也即，它是研究系统共性的控制过程的理论，可以把实际对
象的物理涵义½象出来，因此，它一定是以数学工具½为主要研究手段的）
。
2．控制理论的研究对象
控制论的研究是面向系统的。
广义地讲：控制论是研究信息的产生、½换、传递、控制和预报的科学；
狭义地讲：根据期望的输出来改变控制输入，½系统的输出½达到某中预
期的效果。
3．控制论与数学及自动化技术的关系
控制论是应用数学的一个分支，
它的某些理论的研究还要借助于½象数学。
而控制论的研究成果若要应用于实际工程中，就必须在理论概念与用来解决这
些实际问题的实用方法之间架起一座桥梁。
1.2 自动控制和自动控制系统
1.2.1 自动控制问题的提出
人类企图控制自然界的要求，一直是促½人类生产率发展的动力。
人们存在着一种普遍的要求或希望，即要求某些物理量维持在某种特定的
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