绪论

Keywords：控制對象，控制目标，控制手段。

参考：《自动控制理论绪论》

经典控制理论研究的主要内容

动态设计：在制造过程中动态监测，诊断,纠正，让设备满足人的预期与目标。

控制：施加某种操作于对象，使其产生所期望的行为。

自动控制：由控制装置自动完成，无需人的参与。如数控机床、导弹制导。

控制过程：检测误差 $\longrightarrow$ 实施控制 $\longrightarrow$ 消除误差

系统：一组元素相互关联并共同完成特定功能的集合体（或装置、部件）称之为系统。系统具有层次性与相对性。

广义系统：具备系统要素的一切事物或对象。

静态系统：系统的输入输出关系与时间无关;输出仅由当前的输入确定。

动态系统：指有记忆的系统，例如在时刻t的输入值将影响未来的输出。

连续控制系统：系统中各部分传递的信号为随时间连续变化的信号。连续控制系统通常采用微分方程描述。

离散控制系统：系统中某一处或多处的信号为脉冲序列或数字量传递的系统。离散控制系统通常采用差分方程描述。

**其他分类：**线性系统和非线性系统；定常系统（或称时不变系统）和时变系统

优点：简单、稳定、可靠。若组成系统的元件特性和参数值比较稳定，且外界干扰较小，开环控制能够保持一定的精度。

缺点：精度通常较低、无自动纠偏能力。

$\xRightarrow{\text{输入量}} \text{控制器}\Rightarrow \text{对象或过程}\xRightarrow{\text{输出量}}$

简言之：输出量对输入量没有影响的系统称为开环系统

优点：精度高，对外部扰动和系统参数变化不敏感。

缺点：存在稳定、振荡、超调等问题，系统性能分析和设计麻烦。

闭环控制系统组成

一个系统通过边界(boundary)与其周边的环境相互作用（如下：输入与干扰;输出）
反馈：将输出量(或通过测量元件及其它)反回输入端,并与输入量相比较,比较的结果称为偏差（高阶系统有偏差分析部分）。反馈控制建立在偏差基础上，其控制方式是“检测偏差再纠正偏差”。
负反馈：反馈的信号与输入信号相减而使偏差越来越小;闭环系统内部存在负反馈,又称反馈控制;
主反馈：与输出成正比或某种函数关系,但量纲与给定信号相同;
偏差：给定信号与主反馈信号之差的信号;
控制单元：接受偏差信号,通过转换与运算,产生期望的控制量;
扰动：对系统输出产生不利影响的信号;
反馈环节：检测输出信号并转换与给定输入信号相同量纲的信号。

变量

此学科的一些观念：

建模：建立内因外因与过程之间规律的数学模型。

目标：研究系统及其输入输出三者之间的动态关系。

控制的本质特点：通过信息传递，处理与反馈进行控制

稳定性

系统动态过程的振荡倾向及其恢复平衡状态的能力。稳定的系统当输出量偏离平衡状态时，其输出能随时间的增长收敛并回到初始平衡状态。稳定性是控制系统正常工作的先决条件。
精确性

控制精度，主要以稳态误差来衡量。

稳态误差：系统的调整（过渡）过程结束而趋于稳定状态时，系统输出量的实际值与给定量之间的差值。
快速性

输出量和输入量产生偏差时，系统消除这种偏差的快慢程度。快速性表征系统的动态性能。

机械手

大量练习题

自动控制系统:

自动控制系统是指能够对被控对象的工作状态进行自动控制的系统。由控制装置与被控对象结合起来的,能够对被控对象的一些物理量进行自动控制的一个有机整体。
什么是反馈?什么是闭环控制系统?

反馈：将系统输出信号以一定的方式返回到系统的输入端，并共同作用于系统的过程。

闭环控制系统：控制系统中将输出量反馈到输入端(存在反馈回路)，对控制作用产生影响的系统就称为闭环控制系统。
机械工程控制论研究的对象和任务是什么?

（1）已知机械系统结构和输人信号,研究输出信号有何规律和特点？

（2）已知机械系统结构和理想(期望)输出信号,确定输入信号如何施加?

（3）已知输入信号和输出信号,确定机械系统应具有何种结构与参数?

总的来说就是系统分析和系统设计两部分
传递函数的定义是什么?

传递函数的定义：在零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比，称为线性定常系统的传递函数。
做出典型闭环控制系统结构框图。