自動控制原理任課教師：候冰第五節自動控制系統的指標一、系統的穩定性(Stability)1.穩定系統:當擾動作用(或給定值發生變化)時，輸出量將會偏離原來的穩定值，這時，由于反饋環節的作用，通過系統內部的自動調節，系統可能回到(或接近)原來的穩定(或跟隨給定值)穩定下來，如圖1-13a所示。２.不穩定系統:由于內部的相互作用，使系統出現發散而處于不穩定狀態，如圖1-13b所示。

３.穩定的重要性:不穩定的系統是無法進行工作的；因此，對任何自動控制系統，首要的條件便是系統能穩定正常運行。

圖1-13穩定系統和不穩定系統

a)穩定系統b)不穩定系統

圖1-14自動控制系統的穩態性能

a)有靜差系統b)無靜差系統三、系統動態性能指標（DynamicPerformanceSpecification）系統從一個穩態過渡到新的穩態都需要經歷一段時間，也即需要經歷一個過渡過程。表征這個過渡過程性能的指標叫做動態指標。現在以系統對突加給定信號（階躍信號）的動態響應為例來介紹動態指標。圖1-15為系統對突加給定信號的動態響應曲線。動態指標通常用最大超調量、調整時間和振蕩次數來衡量。圖1-15系統對突加給定信號的動態響應曲線

在上述指標中，最大超調量和振蕩次數反映了系統的穩定性能。調整時間反映了系統的快速性。穩態誤差反映了系統的準確度。一般說來，我們總是希望最大超調量小一點，振蕩次數少一點，調整時間短一些，穩態誤差小一點。總之，希望系統能達到穩、快、準。

以后的分析將表明，這些指標要求，在同一個系統中往往是相互矛盾的。這就需要根據具體對象所提出的要求，對其中的某些指標有所側重，同時又要注意統籌兼顧。

第六節研究自動控制系統的方法

對自動控制系統進行分析研究，首先是對系統進行定性分析。定性分析，主要是搞清各個單元及各個元件在系統中的地位和作用，以及它們之間的相互聯系，并在此基礎上搞清系統的工作原理。然后，在定性分析的基礎上，可以建立系統的數學模型；再應用自動控制理論對系統的穩定性、穩態性能和動態性能進行定量分析。在系統分析的基礎上就可以找到改善系統性能，提高系統技術指標的有效途徑，這也就是系統的校正和設計。自動控制理論又分為經典控制理論(ClassicalControlTheory)和現代控制理論(ModernControlTheory)。經典控制理論是建立在傳遞函數(TransferFunction)概念基礎之上的，它對單輸入—單輸出系統是十分有效的。現代控制理論是建立在狀態變量(StateVariable)概念基礎之上的，它適用于復雜的多輸入—多輸出控制系統及變參數非線性系統，實現自適應控制(AdaptiveControl)、最佳控制(OptimalControl)等。在經典控制理論中，又有時域分析法，(Time-DomainAnalysisMethod)、頻率響應法(FrequencyResponseMethod)和根軌跡法(TheRootLocusMethod)等幾種分析方法。經典控制理論(ClassicalControlTheory)：

①時域分析法，(TimeDomainAnalysisMethod)

②頻率響應法(FrequencyResponseMethod)

③根軌跡法(TheRootLocusMethod)

現代控制理論(ModernControlTheory)

由于這幾種方法是各有所長，所以長期來是并行采用的。通過實驗或根據現場實踐進行研究，也是一條基本的途徑。本章小結1、開環控制系統結構簡單、穩定性好，但不能自動補償擾動對輸出量的影響。當系統擾動量產生偏差可以預先進行補償或影響不大時，采用開環控制是有利的。當擾動量無法預計或控制系統的精度達不到預期要求時，則應采用閉環控制。2、閉環控制系統具有反饋環節，它能依靠負反饋環節進行自動調節，以補償擾動對系統產生的影響。閉環控制極大地提高了系統的精度。但閉環控制系統使系統穩定性變差，需要重視并加以解決。3、自動控制系統通常由給定元件、檢測元件、比較環節、放大環節、執行元件、控制對象和反饋環節等組成。系統的作用量和被控量有：輸入量、反饋量、擾動量、輸出量和各中間變量。

框圖可直觀地表達系統各環節（或各部件）間的因果關系，可以表達各種作用量和中間變量的作用點和傳遞情況以及它們對輸出量的影響。

4、恒值控制系統的特點是：輸入量是恒量，并且要求系統