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⾃⾃动动控控制制理理论论

第⼀章⾃动控制系统概述

1、组成⾃动控制系统的基本元件或装置有哪些？各环节的⽤？

控制系统是由控制对象和控制装置组成，控制装置包括：(1)给定环节给出与期望的输出相对应的系统输⼊量。(2)测量变送环

节⽤来检测被控量的实际值，测量变送环节⼀般也称为反馈环节。(3)⽐较环节其⽤是把测量元件检测到的实际输出值与给

定环节给出的输⼊值进⾏⽐较，求出它们之间的偏差。(4)放⼤变换环节将⽐较微弱的偏差信号加以放⼤，以⾜够的功率来推

动执⾏机构或被控对象。(5)执⾏环节直接推动被控对象，使其被控量发⽣变化。常见的执⾏元件有阀门，伺服电动机等。

2、什么是被控对象、被控量、控制量、给定量、⼲扰量？举例说明。

被控对象指需要给以控制的机器、设备或⽣产过程。被控量指被控对象中要求保持给定值、要按给定规律变化的物理量，被控

量⼜称输出量、输出信号。控制量也称操纵量，是⼀种由控制器改变的量值或状态，它将影响被控量的值。给定值是⽤于⾃

动控制系统的输⼊端并为控制依据的物理量。给定值⼜称输⼊信号、输⼊指令、参考输⼊。除给定值之外，凡能引起被控量

变化的因素，都是⼲扰，⼲扰⼜称扰动。⽐如⼀个⽔箱液位控制系统，其控制对象为⽔箱，被控量为⽔箱的⽔位，给定量是⽔

箱的期望⽔位。

3、⾃动控制系统的控制⽅式有哪些？

⾃动控制系统的控制⽅式有开环控制、闭环控制与复合控制。

4、什么是闭环控制、复合控制？与开环控制有什么不同？

若系统的输出量不返送到系统的输⼊端（只有输⼊到输出的前向通道），则称这类系统为开环控制系统。在控制系统中，控制

装置对被控对象所施加的控制⽤，若能取⾃被控量的反馈信息（有输出到输⼊的反馈通道），即根据实际输出来修正控制

⽤，实现对被控对象进⾏控制的任务，这种控制原理被称为反馈控制原理。复合控制是闭环控制和开环控制相结合的⼀种⽅

式，既有前馈通道，⼜有反馈通道。

5、⾃动控制系统的分类（按元件特性分、按输⼊信号的变化规律、按系统传输信号的性质）？

按系统输⼊信号的时间特性进⾏分类，可分为恒值控制系统和随动系统。控制系统按其结构可分为开环控制、闭环控制与复合

控制等。按元件特性分为线性系统和⾮线性系统。按系统传输信号的性质来分连续系统离散系统。

6、什么是恒值控制系统？什么是随动控制系统（伺服控制系统）？

恒值控制系统的输⼊信号是⼀个恒定的数值。随动控制系统参考输⼊量是预先未知的随时间任意变化的函数。

7、什么是连续系统？什么是线性系统？

系统各部分的信号都是模拟信号的系统叫连续函数。组成系统的元件的特性均为线性的系统叫线性系统。

8、对控制系统的要求可以概括为哪⼏个字？如何理解？

对控制系统的要求可以概括为稳、快、准。稳是指稳定性，稳定是⾃动控制系统最基本的要求，不稳定的控制系统是不能⼯

的。快是指快速性，在系统稳定的前提下，希望控制过程（过渡过程）进⾏得越快越好。准是指准确性，即要求动态误差（偏

差）和稳态误差（偏差）都越⼩越好。

第⼆章控制系统的数学模型

1、什么是数学模型？什么是动态数学模型？什么是静态数学模型？你熟悉的动态数学模型有哪些？建⽴数学模型的⽅法有哪

些？

描述系统各变量之间关系的数学表达式，叫做系统的数学模型。数学模型分为动态模型和静态模型。描述系统动态过程的⽅程

式，如微分⽅程、差分⽅程等，称为动态模型；在静态条件下（即变量的各阶导数为零），描述系统各变量之间关系的⽅程

式，称为静态模型。动态数学模型有多种形式，时域中常⽤的数学模型有微分⽅程、差分⽅程；复域中有传递函数、结构图；

频域中有频率特性等。建⽴控制系统的数学模型，有两种基本⽅法：分析法和实验法

2、传递函数与微分⽅程的关系？传递函数是否适⽤于⾮线性系统？与初始条件、输⼊信号是否有关？

微分⽅程是连续系统的时域数学模型，是描述系统变量之间关系的动态⽅程。传递函数是在零初始条件下，线性定常系统输出

量的拉⽒变换与输⼊量的拉⽒变换之⽐。传递函数与微分⽅程有直接联系，可经过简单变换互相转化；传递函数只适应于描述

线性定常系统。传递函数只取决于系统的结构参数，与外⽤及初始条件⽆关。

3、什么是系统的相似性？不同的物理系统是否可能具有相同的物理模型？

实际中存在的许多⼯程控制系统，不管它们是机械的、电动的、⽓动的、液动的、⽣物学的、经济学的等等，它们的数学模型

可能是相同的，这就是系统的相似性。也就是说，不同的物理系统可能具有相同的物理模型。

4、什么是系统的结构图？简述结构图的组成。同⼀系统的结构图是否唯⼀？什么是信号流图？与结构图是否可以相互转化？

系统的结构图是描述系统各组成元部件之间信号传递关系的数学图形，由信