自动控制的概念.pdf

自动控制的概念

自动控制（automaticcontrol）是指在没有人直接参与的情况下，利

用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参

数自动地按照预定的规律运行。自动控制是相对人工控制概念而言的。

自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中

解放出来并大大提高控制效率。自动控制是工程科学的一个分支。

扩展资料

在现代科学技术的众多领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用。

自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置

（称控制装置或控制器），

使机器，设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即

被控制量）自动地按照预定的规律运行。

自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。它的发展初期，

是以反馈理论为基础的自动调节原理，

主要用于工业控制，二战期间为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪，

火炮定位系统，雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用设备，进

一步促进并完善了自动控制理论的发展。

自动控制（automaticcontrol）是指在没有人直接参与的情况下，利

用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参

数自动地按照预定的规律运行。自动控制是相对人工控制概念而言的。

简介

自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中

解放出来并大大提高控制效率。自动控制是工程科学的一个分支。它

涉及利用反馈原理的对动态系统的自动影响，以使得输出值接近我们

想要的值。从方法的角度看，它以数学的系统理论为基础。我们今天

称作自动控制的是二十世纪中叶产生的控制论的一个分支[1]。基

础的结论是由诺伯特·维纳，鲁道夫·卡尔曼提出的。

举例

室内温度的调节室内温度的调节是一个简明易懂的例子。目的是把

室内温度保持在一个定值θ，尽管开窗等因素使得室内热量散发出室

外（干扰d）。为了达到这个目的，加热必须被适当的影响。通过阀

门的调节，温度就会保持恒定。除此之外，在人们有感觉之前，暖器

热水的温度也会受外界温度的干扰。其余的例子还有三油桶系统。

历史发展

最早的自动化控制要追溯到我国古代的自动化计时器和漏壶指南车，

而自动化控制技术的广泛应用则开始于欧洲的工业革命时期。英国人

瓦特在发明蒸汽机的同时，应用反馈原理，于1788年发明了离心式

调速器。当负载或蒸汽量供给发生变化时，离心式调速器能够自动调

节进气阀的开度，从而控制蒸汽机的转速。[2]

150多年前第一代过程控制体系是基于5－13psi的气动信号标准（气

动控制系统PCS，PneumaticControlSystem）。简单的就地操作模式，

控制理论初步形成，尚未有控制室的概念。

第二代过程控制体系（模拟式或ACS,AnalogControlSystem）是基于0

－10mA或4－20mA的电流模拟信号，这一明显的进步，在整整25

年内牢牢地统治了整个自动控制领域。它标志了电气自动控制时代的

到来。控制理论有了重大发展，三大控制论的确立奠定了现代控制的

基础；控制室的设立，控制功能分离的模式一直沿用至今。

第三代过程控制体系（CCS，ComputerControlSystem）.70年代开始

了数字计算机的应用，产生了巨大的技术优势，人们在测量，模拟和

逻辑控制领域率先使用，从而产生了第三代过程控制体系（CCS，

ComputerControlSystem）。这个被称为第三代过程控制体系是自动控

制领域的一次革命，它充分发挥了计算机的特长，于是人们普遍认为

计算机能做好一切事情，自然而然地产生了被称为“集中控制”的中

央控制计算机系统，需要指出的是系统的信号传输系统依然是大部分

沿用4－20mA的模拟信号，但是时隔不久人们发现，随着控制的集

中和可靠性方面的问题，失控的危险也集中了，稍有不慎就会使整个

系统瘫痪。所以它很快被发展成分布式控制系统（DCS）。

第四代过程控制体系（DCS，DistributedControlSystem分布式控制系

统）：随着半导体制造技术的飞速发展，微处理器的普遍使用，计算

机技术可靠性的大幅度增加，目前普遍使用的是第四代过程控制体系

（DCS，或分布式数字控制系统），它主要特点是整个控制系统不再是

仅仅具有一台计算机，而是由几台计算机和一些智能仪表和智能部件

构成一个了控制系统。于是分散控制成了最主要的特征。除外另一个

重要的发展是它们之间的信号传递也不仅仅依赖于4－20mA的模拟

信号，而逐渐地以数字信号