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1-3 自动控制系统的分类 1.按信号流向划分 （1）开环控制系统 信号流动由输入端到输出端单向流动。 （2）闭环控制系统 若控制系统中信号除从输入端到输出端外, 还有输出到输入的反馈信号,则构成闭环控制系 统,也称反馈控制系统,如图所示。 2.按系统输入信号划分 （1）恒值调节系统(自动调节系统) 这种系统的特征是输入量为一恒值,通常称为系 统的给定值。控制系统的任务是尽量排除各种干扰 因素的影响,使输出量维持在给定值(期望值)。如工 业过程中恒温、恒压、恒速等控制系统。 （2）随动系统(跟踪系统) 该系统的控制输入量是一个事先无法确定的任 意变化的量,要求系统的输出量能迅速平稳地复现 或跟踪输入信号的变化。如雷达天线的自动跟踪系 统和高炮自动描准系统就是典型的随动系统。 （3）程序控制系统 系统的控制输入信号不是常值,而是事先确 定的运动规律,编成程序装在输入装置中,即控 制输入信号是事先确定的程序信号,控制的目的 是使被控对象的被控量按照要求的程序动作。 如数控车床就属此类系统。 3.线性系统和非线性系统 (1)线性系统 组成系统元器件的特性均为线性的,可用一个 或一组线性微分方程来描述系统输入和输出之间关 系。线性系统的主要特征是具有齐次性和叠加性。 (2)非线性系统 在系统中只要有一个元器件的特性不能用线性 微分方程描述其输入和输出关系,则称为非线性系 统。非线性系统还没有一种完整、成熟、统一的分 析法。通常对于非线性程度不很严重,或做近似分 析时,均可用线性系统理论和方法来处理。 4.定常系统和时变系统 (1)定常系统 如果描述系统特性的微分方程中各项系数都 是与时间无关的常数,则称为定常系统。该类系统 只要输入信号的形式不变,在不同时间输入下的输 出响应形式是相同的。 (2)时变系统 如果描述系统特性的微分方程中只要有一 项系数是时间的函数,此系统称为时变系统。 5.连续系统和离散系统 (1)连续系统 系统中所有元件的信号都是随时间连续变化 的,信号的大小均是可任意取值的模拟量,称为连 续系统。 (2)离散系统 离散系统是指系统中有一处或数处的信号是 脉冲序列或数码。若系统中采用了采样开关,将 连续信号转变为离散的脉冲形式的信号,此类系 统称为采样控制系统或脉冲控制系统。若采用数 字计算机或数字控制器,其离散信号是以数码形 式传递的,此类系统称为数字控制系统。 6.单输入单输出系统与多输入多输出系统 (1)单输入单输出系统(单变量系统) 系统的输入量和输出量各为一个,称为单输入 单输出系统。 (2)多输入多输出系统(多变量系统) 若系统的输入量和输出量多于一个,称为多输 入多输出系统。对于线性多输入多输出系统,系统 的任何一个输出等于数个输入单独作用下输出的叠 加。 1-4 自动控制系统的基本要求 自动控制系统是否能很好地工作,是否能精确 地保持被控量按照预定的要求规律变化这取决于被 控对象和控制器及各功能元器件的特性参数是否设 计得当。 在理想情况下,控制系统的输出量和输入量, 在任何时候均相等,系统完全无误差,且不受干扰 的影响。实际系统中,由于各种各样原因,系统在 受到输入信号(也包括扰动信号)的激励时,被控量 将偏离输入信号作用前的初始值,经历一段动态过 程(过渡过程)，则系统控制性能的优劣,可以从动 态过程中较充分地表现出来。 12 单位阶跃响应 2 s +2s+12 仿真MATLAB模型 Step1 Scope