樓宇自動控制系統概述第1頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一前言學習要求0.1智能建筑0.2自動化系統關鍵技術0.3自動控制原理第2頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一0.1智能建筑

智能建筑的定義智能建筑的發展智能建筑的組成和功能第3頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一智能建筑的定義2006年12月,我國建設部正式頒布了GB/T50314-2006《智能建筑設計標準》，對智能建筑定義如下：智能建筑是以建筑為平臺，兼備信息設施系統、信息化應用系統、建筑設備管理系統，集結構、系統、服務、管理及其優化組合為一體，向人們提供安全、高效、便捷、節能、環保、健康的建筑環境。第4頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一智能建筑的發展世界上第一座智能大廈是1984年1月在美國康涅狄格州（Connecticut）哈特福德市（Hartford）誕生的。它是由美國聯合技術建筑系統公司（UTBS）將一幢舊金融大廈進行改造，定名為“都市大廈”（CityPlaceBuilding）。38層高，總建筑面積達10萬多m2

。隨后，智能建筑得到蓬勃發展。據統計，美國的智能建筑超過數萬幢，日本新建大樓中60%以上是智能建筑。我國智能建筑起步較晚。始于1990年，北京發展大廈(18F)——雛形；1993年，廣東國際大廈——首座。另據世界銀行預測，在21世紀，全世界智能大廈的50%將興建在中國的各大城市里。第5頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一智能建筑的組成和功能第6頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一三大基本組成要素:3A系統

BAS建筑(樓宇)設備自動化系統(BuildingAutomationSystem)CN(A)S通信網絡系統(CommunicationNetworkSystem)OAS辦公自動化系統(OfficeAutomationSystem)。第7頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一要實現智能建筑的系統集成，還需要有一套標準的布線系統作為建筑物或建筑群內部的傳輸網絡，它既能連接建筑物內的各類通信設備，又能使這些設備與外部通信網絡相連接，這就是綜合布線系統（GCS，PDS）IBMS智能建筑管理集成系統(Integrated

BuildingManagementSystem)所謂系統集成，就是將智能建筑中從屬于不同子系統和技術領域的所有分離的設備、功能和信息有機地結合成為一個實現信息匯集、功能優化、綜合管理、資源共享的相互關聯、統一協調的整體。第8頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一CASBASOASGCSOfficeAutomationSystem辦公自動化系統GenericCablingSystem結構化布線系統CommunicationAutomationSystem通信自動化系統BuildingAutomationSystem建筑自動化系統SICSystemIntegratedCenter系統集成中心第9頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一第10頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一0.2自動化系統關鍵技術技術支撐(核心技術):3C——計算機/通訊/控制數據通信技術智能建筑中的計算機網絡

樓宇自動控制基本原理及測控設備

樓宇電氣控制及PLC基礎

智能建筑中的計算機控制系統

數據庫基礎第11頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一A+4C現代建筑技術(Architecture)現代計算機技術(Computer)現代控制技術(Control)現代通信技術(Communication)現代圖像顯示技術(CRT)第12頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一建筑設備自動控制基本原理及其測控設備自動控制系統常用傳感器調節閥、調節風閥與執行器調節器控制規律選擇與參數整定第13頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一智能建筑中的計算機控制系統計算機控制系統的發展BAS中的通信標準與通信協議典型樓宇自控產品第14頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一0.3自動控制原理發展歷史學習內容學習目的第15頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一自動控制理論的發展第一階段 古典（經典）控制理論第二階段 現代控制理論第三階段 大系統理論第四階段 智能控制理論第16頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一經典控制理論

控制理論的發展初期，是以反饋理論為基礎的自動調節原理，主要用于工業控制。第二次世界大戰期間，為了設計和制造飛機及船用自動駕駛儀、火炮定位系統、雷達跟蹤系統等基于反饋原理的軍用裝備，進一步促進和完善了自動控制理論的發展。1868年，馬克斯威爾（J.C.Maxwell）提出了低階系統的穩定性代數判據。1875年和1896年，數學家勞斯（Routh）和赫爾威茨（Hurwitz）分別獨立地提出了高階系統的穩定性判據，即Routh和Hurwitz判據。二戰期間（1938-1945年）奈奎斯特（H.Nyquist）提出了頻率響應理論1948年，伊萬斯（W.R.Evans）提出了根軌跡法。至此，控制理論發展的第一階段基本完成，形成了以頻率法和根軌跡法為主要方法的經典控制理論。第17頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一經典控制理論的基本特征（1）主要用于線性定常系統的研究，即用于常系數線性微分方程描述的系統的分析與綜合；（2）只用于單輸入，單輸出的反饋控制系統；（3）只討論系統輸入與輸出之間的關系，而忽視系統的內部狀態，是一種對系統的外部描述方法。基本方法：時域法，根軌跡法，頻率法，PID調節器反饋控制是一種最基本最重要的控制方式，引入反饋信號后，系統對來自內部和外部干擾的響應變得十分遲鈍，從而提高了系統的抗干擾能力和控制精度。與此同時，反饋作用又帶來了系統穩定性問題，正是這個曾一度困擾人們的系統穩定性問題激發了人們對反饋控制系統進行深入研究的熱情，推動了自動控制理論的發展與完善。因此從某種意義上講，古典控制理論是伴隨著反饋控制技術的產生和發展而逐漸完善和成熟起來的。第18頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一現代控制理論經典控制理論只適用于單輸入、單輸出的線性定常系統，只注重系統的外部描述而忽視系統的內部狀態。在實際應用中有很大局限性。隨著航天事業和計算機的發展，20世紀60年代初，在經典控制理論的基礎上，以線性代數理論和狀態空間分析法為基礎的現代控制理論迅速發展起來。1954年貝爾曼（R.Belman)提出動態規劃理論1956年龐特里雅金（L.S.Pontryagin）提出極大值原理1960年卡爾曼（R.K.Kalman)提出多變量最優控制和最優濾波理論在數學工具、理論基礎和研究方法上不僅能提供系統的外部信息（輸出量和輸入量），而且還能提供系統內部狀態變量的信息。它無論對線性系統或非線性系統，定常系統或時變系統，單變量系統或多變量系統，都是一種有效的分析方法。基本方法：狀態方程（時域）第19頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一大系統理論20世紀70年代開始，現代控制理論繼續向深度和廣度發展，出現了一些新的控制方法和理論。如（1）現代頻域方法

以傳遞函數矩陣為數學模型，研究線性定常多變量系統；（2）自適應控制理論和方法以系統辨識和參數估計為基礎，在實時辨識基礎上在線確定最優控制規律；（3）魯棒控制方法在保證系統穩定性和其它性能基礎上，設計不變的魯棒控制器，以處理數學模型的不確定性。隨著控制理論應用范圍的擴大，從個別小系統的控制，發展到若干個相互關聯的子系統組成的大系統進行整體控制，從傳統的工程控制領域推廣到包括經濟管理、生物工程、能源、運輸、環境等大型系統以及社會科學領域。

大系統理論是過程控制與信息處理相結合的系統工程理論，具有規模龐大、結構復雜、功能綜合、目標多樣、因素眾多等特點。它是一個多輸入、多輸出、多干擾、多變量的系統。大系統理論目前仍處于發展和開創性階段。

第20頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一智能控制

是近年來新發展起來的一種控制技術，是人工智能在控制上的應用。智能控制的概念和原理主要是針對被控對象、環境、控制目標或任務的復雜性提出來的，它的指導思想是依據人的思維方式和處理問題的技巧，解決那些目前需要人的智能才能解決的復雜的控制問題。被控對象的復雜性體現為:模型的不確定性，高度非線性，分布式的傳感器和執行器，動態突變，多時間標度，復雜的信息模式，龐大的數據量，以及嚴格的特性指標等。智能控制是驅動智能機器自主地實現其目標的過程。智能控制是從“仿人”的概念出發的。其方法包括學習控制、模糊控制、神經元網絡控制和專家控制等方法。第21頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一經典控制理論與現代控制理論比較

項目經典控制理論現代控制理論研究對象線性定常系統（單輸入、單輸出）線性、非線性、定常、時變系統（多輸入、多輸出）描述方法傳遞函數（輸入、輸出描述）向量空間（狀態空間描述）研究辦法根軌跡法和頻率法狀態空間法研究目標系統分析及給定輸入、輸出情況下的系統綜合揭示系統的內在規律，實現在一定意義下的最優控制與設計第22頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一自動控制理論的發展1、經典控制理論

研究的主要對象是單輸入、單輸出——單變量系統。如：調節電壓改變電機的速度；調整方向盤改變汽車的運動軌跡等。2、現代控制理論研究的主要對象是多輸入、多輸出——多變量系統。如，汽車看成是一個具有兩個輸入（駕駛盤和加速踏板）和兩個輸出（方向和速度）的控制系統。計算機科學地發展，極大地促進了控制科學地發展第23頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一自動控制理論的發展3、大系統控制理論

大系統控制理論是一種過程控制與信息處理相結合的動態系統工程理論，研究的對象具有規模龐大、結構復雜、功能綜合、目標多樣、因素眾多等特點。它是一個多輸入、多輸出、多干擾、多變量的系統。如：人體，我們就可以看作為一個大系統，其中有體溫的控制、情感的控制、人體血液中各種成分的控制等等。大系統控制理論目前仍處于發展階段。

第24頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一自動控制理論的發展

4、智能控制

這是近年來新發展起來的一種控制技術，是人工智能在控制上的應用。它的指導思想是依據人的思維方式和處理問題的技巧，解決那些目前需要人的智能才能解決的復雜的控制問題。 學派：結構派和功能派它是一門新興的控制學科，有些問題尚存有爭議，然而由于它實用性強，能運用人們的經驗與技巧解決許多以往控制中難以解決的棘手問題（如建模等），因此得到了人們極大的重視。第25頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一自動控制理論的發展第26頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一控制理論發展的歷史,現狀及前景1經典控制理論以單變量控制，隨動/調節為主要內容，以微分方程和傳遞函數為數學模型，以頻率響應法為主要方法。數學工具：微分方程，復變函數3后現代控制理論大系統、智能控制；以網絡、通訊、人機交互為代表的信息自動化集成的理論與技術。2現代控制理論

現代控制理論以多變量控制、最優控制為主要內容，采用時域法，以狀態方程為數學模型。數學工具：線性代數，泛函分析第27頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一經典控制理論經典控制理論，以單變量控制，隨動/調節為主要內容，以微分方程和傳遞函數為數學模型，所用的方法主要以頻率響應法為主。數學工具：微分方程，復變函數第28頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一第一階段：經典控制理論(一)、經典控制理論階段閉環的自動控制裝置的應用，可以追溯到1788年瓦特（J.Watt）發明的飛錘調速器的研究。然而最終形成完整的自動控制理論體系，是在20世紀40年代末。最先使用反饋控制裝置的是希臘人在公元前300年到1年中使用的浮子調節器。凱特斯比斯（Kitesibbios）在油燈中使用了浮子調節器以保持油面高度穩定。第29頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一第一階段：經典控制理論

19世紀60年代期間是控制系統高速發展的時期，1868年麥克斯韋爾（J.C.Maxwell）基于微分方程描述從理論上給出了它的穩定性條件。1877年勞斯（E.J.Routh）,1895年霍爾維茨（A.Hurwitz）分別獨立給出了高階線性系統的穩定性判據；另一方面，1892年，李雅普諾夫（A.M.Lyapunov）給出了非線性系統的穩定性判據。在同一時期，維什哥熱斯基（I.A.Vyshnegreskii）也用一種正規的數學理論描述了這種理論。1922年米羅斯基(N.Minorsky)給出了位置控制系統的分析，并對PID三作用控制給出了控制規律公式。1942年，齊格勒（J.G.Zigler）和尼科爾斯(N.B.Nichols)又給出了PID控制器的最優參數整定法。上述方法基本上是時域方法。第30頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一第一階段：經典控制理論1932年柰奎斯特(Nyquist)提出了負反饋系統的頻率域穩定性判據，這種方法只需利用頻率響應的實驗數據。1940年，波德(H.Bode)進一步研究通信系統頻域方法，提出了頻域響應的對數坐標圖描述方法。1943年，霍爾(A.C.Hall)利用傳遞函（復數域模型）和方框圖，把通信工程的頻域響應方法和機械工程的時域方法統一起來，人們稱此方法為復域方法。頻域分析法主要用于描述反饋放大器的帶寬和其他頻域指標。第二次世界大戰結束時，經典控制技術和理論基本建立。1948年伊文斯（W.Evans）又進一步提出了屬于經典方法的根軌跡設計法，它給出了系統參數變換與時域性能變化之間的關系。至此,復數域與頻率域的方法進一步完善。

第31頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一第一階段：經典控制理論總結:經典控制理論的分析方法為復數域方法,以傳遞函數作為系統數學模型，常利用圖表進行分析設計，比求解微分方程簡便。優點:可通過試驗方法建立數學模型，物理概念清晰，得到廣泛的工程應用。缺點:只適應單變量線性定常系統，對系統內部狀態缺少了解，且復數域方法研究時域特性，得不到精確的結果。第32頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一控制理論發展的歷史,現狀及前景1經典控制理論以單變量控制，隨動/調節為主要內容，以微分方程和傳遞函數為數學模型，以頻率響應法為主要方法。數學工具：微分方程，復變函數3后現代控制理論大系統、智能控制；以網絡、通訊、人機交互為代表的信息自動化集成的理論與技術。2現代控制理論

現代控制理論以多變量控制、最優控制為主要內容，采用時域法，以狀態方程為數學模型。數學工具：線性代數，泛函分析第33頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一現代控制理論、后現代控制理論◎

現代控制理論

20世紀60年代初形成并迅速發展起來的現代控制理論是在航天、航空、導彈等軍事尖端技術的發展，對自動控制系統提出越來越高的要求的推動下發展起來的。要求設計高精度、快速響應、低消耗、低代價的控制系統；被控制對象越來越大型、復雜、綜合化，從單個局部自動化發展成綜合集成自動化第34頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一現代控制理論、后現代控制理論◎

后現代控制理論

20世紀80年代以后，控制理論向廣度與深度發展

大系統，是指規模大，結構復雜變量眾多的信息與控制系統。在系統理論中，采用狀態方程和代數方程相結合的數學模型，狀態空間，運籌學等相結合的數學方法。

智能控制，是具有某些仿人智能的工程控制與信息處理系統，其中最典型的是智能機器人，智能主體等。

21世紀

網絡、通訊、人機交互為代表的信息自動化集成的理論與技術。第35頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一第二階段：現代控制理論20世紀60年代初，在原有“經典控制理論”的基礎上，形成了所謂的“現代控制理論”。為現代控制理論的狀態空間法的建立作出貢獻的有，1954年貝爾曼(R.Bellman)的動態規劃理論，1956年龐特里雅金(L.S.Pontryagin)的極大值原理，和1960年卡爾曼（R.E.Kalman）的多變量最優控制和最優濾波理論。頻域分析法在二戰后持續占著主導地位，特別是拉普拉斯變換和傅里葉變換的發展。在20世紀50年代，控制工程的發展的重點是復平面和根軌跡的發展。進而在20世紀80年代，數字計算機在控制系統中的使用變得普遍起來，這些新控制部件的使用使得控制精確、快速。第36頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一第三階段：大系統控制20世紀70年代開始，出現了一些新的控制方法和理論。如（1）現代頻域方法，該方法以傳遞函數矩陣為數學模型，研究線性定常多變量系統；（2）自適應控制理論和方法，該方法以系統辨識和參數估計為基礎，處理被控對象不確定和緩時變，在實時辨識基礎上在線確定最優控制規律；（3）魯棒控制方法，該方法在保證系統穩定性和其它性能基礎上，設計不變的魯棒控制器，以處理數學模型的不確定性；（4）預測控制方法，該方法為一種計算機控制算法，在預測模型的基礎上采用滾動優化和反饋校正，可以處理多變量系統。第37頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一第四階段：智能控制智能控制的指導思想是依據人的思維方式和處理問題的技巧，解決那些目前需要人的智能才能解決的復雜的控制問題。被控對象的復雜性體現為:模型的不確定性，高度非線性，分布式的傳感器和執行器，動態突變，多時間標度，復雜的信息模式，龐大的數據量，以及嚴格的特性指標等。而環境的復雜性則表現為變化的不確定性和難以辨識。試圖用傳統的控制理論和方法去解決復雜的對象，復雜的環境和復雜的任務是不可能的。智能控制的方法包括模糊控制，神經元網絡控制，專家控制等方法。第38頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一目前的發展趨勢1突出含機、電、計算機、通信網絡的大系統、復雜系統與人機交互系統的集成；3人才培養：多學科交叉、基礎雄厚、適應面寬。培養寬口徑、多面手、復合型人才2控制論的根本是信息的控制，包括模型的建立（數學特征），信息的處理（計算機微電子技術）與實體的控制（領域知識，工程特征）第39頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一我國控制理論的教學

1949.上海交大張鐘俊伺服系統1950清華大學鐘士模自動調節原理50－60年代隨動系統，自動調節原理70年代末－80年代現代控制理論，最優控制，自適應控制，系統辨識，隨機控制，大系統理論（運籌學），魯棒控制90年代模糊控制，智能控制，系統集成新世紀網絡技術，生物信息技術，嵌入式系統－－信息自動化要求：厚基礎寬口徑學科交叉科學思維方法勇于實踐和探索第40頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一第一章

自動控制原理

第一節

概述自動控制和自動控制系統的基本概念自動控制系統的分類典型輸入信號及自動控制系統的性能指標小結第41頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一課題:

一.自動控制和自動控制系統的基本概念

目的、要求:了解人工控制與自動控制的基本概念掌握自動控制系統的基本概念與常用術語理解自動控制系統的組成方框圖難點:概念:被控量,擾動方框圖第42頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一日常生活過程中的控制系統例子---第43頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一水箱水位控制系統

被控對象：水箱被控量：水箱水位控制裝置：杠桿檢測元件：浮球控制手段：進水閥第44頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一工業生產過程中受壓容器的人工控制第45頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一人工控制的三大職能眼睛——了解情況大腦——比較、判斷與決策手足——執行操作第46頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一工業生產過程中受壓容器的自動控制第47頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一受壓容器水位自動控制系統被控對象：受壓容器被控量：水位控制裝置：自動控制器檢測元件：平衡容器和差壓變送器執行器：電動執行器控制手段：給水控制閥第48頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一自動控制的三大主要設備及功能測量變送器——了解情況自動控制器——比較、運算、指揮執行器——接受命令、執行操作第49頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一自動控制的概念1自動控制:指在無人的直接干預下，利用自動控制裝置（簡稱控制器）使被控對象的工作狀態按照預定的規律運行.2自動控制系統:

實現上述控制目的，由相互制約的各部分按一定規律組成的具有特定功能的整體.第50頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一3（被控）對象

指被控制的生產過程或設備。可是一個設備，它是由一些機器零件有機地組合在一起的，其作用是完成一個特定的動作。在下面的討論中，稱任何被控物體（如受壓容器、加熱爐、化學反應器或宇宙飛船）為對象。4被控量指表征生產過程是否正常進行而需要加以控制的物理量。通常也稱為被調量。自動控制的概念第51頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一自動控制的概念5控制量由控制機構改變的使被控量恢復到給定值的物理量。6給定值（參考量）是指根據生產工藝要求被控量應保持的數值。第52頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一7

擾動8

反饋控制引起被控量偏離給定值的各種因素。擾動是一種對系統的輸出產生不利影響的信號。如果擾動產生在系統內部稱為內擾；擾動產生在系統外部，則稱為外擾。外擾是系統的輸入量。

反饋控制是指在存在擾動的情況下，力圖減小系統的輸出量與參考輸入量（也稱參據量）（或者任意變化的希望的狀態）之間的偏差，的一種控制過程。自動控制的概念第53頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一自動控制系統的基本概念反饋控制系統的中所用到的術語：給定值（參考輸入值）控制量被控量擾動量(內擾,外擾)自動控制裝置=傳感器+控制器+給定器+執行器受控過程（受控對象）控制系統=受控過程＋控制裝置第54頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一自動控制系統的組成自動控制系統組成方框圖

調節閥控制器執行器受控對象測量、變送元件給定值被控量操作值偏差值反饋值

擾動第55頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

自動控制系統方框圖的概念

能直觀地表達自動控制系統中各設備之間相互作用與信號傳遞關系的示意圖稱為自動控制系統的方塊圖。第56頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一自動控制系統方框圖

方框圖的四要素：

第57頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一自動控制系統方框圖的特點

方框圖中的信號只能沿箭頭方向傳遞，具有單向性。方框圖具有不唯一性，不同的輸入/輸出信號，其因果關系是不一樣的，因此方框圖具有不唯一性。第58頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一課題:

二.自動控制系統的分類目的、要求:掌握自動控制系統的分類重點:開環、閉環控制系統,前饋、反饋控制系統串級控制系統第59頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一設定器控制器被控對象擾動被控量設定器被控過程傳感器控制器（一）按控制系統的結構不同分類

2.閉環控制系統:1.開環控制系統：第60頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

開環控制系統定義如果系統的輸出量與輸入量間不存在反饋的通道，這種控制方式稱為開環控制系統。第61頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一閉環（反饋）控制系統(1)

反饋

把取出的輸出量送回輸入端，并與輸入信號相比較產生偏差信號的過程，稱為反饋。若反饋的信號與輸入信號相減，使產生的偏差越來越小，則稱為負反饋；反之，則稱為正反饋。

能對輸入量與輸出量進行比較，并且將它們的偏差作為控制手段，以保持兩者之間預定關系的系統，稱為反饋控制系統。由于引入了被反饋量的反饋信息，整個控制過程成為閉合的，因此反饋控制也稱為閉環控制。(2)閉環控制系統第62頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一閉環控制系統方框圖第63頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一開環與閉環控制系統的比較開環控制系統的結構特點

信號從輸入到輸出無反饋,單向傳遞.只有順向作用，沒有反向的聯系，沒有修正偏差能力，抗擾動性較差，控制精度不高,無法抑制擾動。結構簡單、調整方便、成本低。

閉環控制系統的結構特點有反饋回路，根據偏差進行控制;可以抑制內、外擾動對被控制量產生的影響。控制精度高,自動糾偏；結構復雜，設計、分析麻煩。

第64頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一閉環控制系統與反饋控制系統的關系閉環控制系統:系統輸出信號與輸入端之間存在反饋回路的系統。閉環控制系統也叫反饋控制系統。“閉環”即應用反饋作用來減小系統誤差。第65頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一3.復合（前饋--反饋）控制系統

復合控制系統，即前饋---反饋控制系統

復合控制:閉環控制和開環控制結合的一種方式。它是在閉環控制等基礎上增加一個干擾信號的補償控制，以提高控制系統的抗干擾能力。增加干擾信號的補償控制作用，可以在干擾對被控量產生不利影響同時及時提供控制作用以抵消此不利影響。純閉環控制則要等待該不利影響反映到被控信號之后才引起控制作用，對干擾的反應較慢。第66頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一若按控制依據信號性質來分類，也可以將閉環、開環、復合控制系統稱作為以下三種類型：即控制器控制器被控過程控制器被控過程控制器被控過程反饋控制系統前饋控制系統前饋——反饋控制系統第67頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一1.定值控制系統（或稱恒值系統）特點：輸入信號是一個恒定的數值。恒值控制系統主要研究各種干擾對系統輸出的影響以及如何克服這些干擾2.隨動控制系統（或稱伺服系統）特點：輸入信號是一個未知函數，要求輸出量跟隨給定量變化。3.程序控制系統特點：輸入信號是一個已知的時間函數，系統的控制過程按預定的程序進行，要求被控量能迅速準確地復現。（二）按給定值變化規律分類第68頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

（三）按控制系統閉合回路數目分類

1.單回路控制系統只有一個被控量反饋到調節器的輸入端，只形成一個閉合回路，系統結構比較簡單，單回路控制系統也稱單級控制系統。

2.多回路控制系統為了改善系統控制性能，可引入局部反饋，閉合回路數不只一個，這就形成了多回路控制系統。也稱為串級控制系統。

第69頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一（四）按輸入量于輸出量之間的關系分類

1.線性控制系統

輸入與輸出成正比，可用疊加原理，用線性數學模型描述

2.非線性控制系統

輸入與輸出不成正比，不可用疊加原理，用非線性數學模型描述

第70頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一非線性系統:在構成系統的環節中有一個或一個以上的非線性環節典型非線性特性:

飽和特性、死區性、間隙特性、繼電特性、磁滯特性等。第71頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一（五）按傳輸信號對時間的關系分類1.連續控制系統

系統各部分的信號是模擬的連續函數例：工業中普遍采用的常規控制儀表PID調節器控制的系統

2.采樣（離散）控制系統系統的某一處或幾處，信號以脈沖序列或數碼的形式傳遞的控制系統例：計算機控制系統

第72頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一課題:

三.典型輸入信號和自動控制系統性能指標目的、要求:了解典型輸入信號的類型：階躍函數、斜坡函數、正弦函數、脈沖函數掌握系統性能分析方法,對系統的性能要求重點:概念:穩定性、動態特性,靜態特性,衰減振蕩過程,單調過程第73頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一（一）典型輸入信號的類型階躍函數斜坡函數正弦函數脈沖函數第74頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一階躍函數（StepFunction）