自动控制原理
天津理工大学
电子信息与通信工程学院
课程特点
本课程主要介绍自动控制系统的基本概念，
线性系统数学的模型，控制系统的时域分析法
,控制系统的根轨迹分析法，控制系统的频率
特性分析法等。
通过本课程的学习，使学生较好的掌握分析
和设计控制系统的基本思想和基本方法，提高
学生分析问题和解决问题的能力，为以后的课
程的学习奠定一定的理论基础。
课程特点
先修课程：《高等数学》《工程数学》
《电路分析基础》《数字电子技术》
《模拟电子技术》《信号与线性系统》
学时：48
考核方式：考试
适用专业：电子信息工程、电子信息科学与技术
主要参考书
教材：《自动控制原理》张旺等北京理工大学出版社
参考书：
1、《自动控制原理》张旺等北京理工大学出版社
2、《自动控制原理》胡寿松科学出版社(第四版)
第一章反馈控制原理
第一章：反馈控制原理
第一节引言
一、自动控制系统的发展
1.萌芽
18世纪第一次技术革命(机械化)时域分析
①俄国人波尔佐诺夫发明锅炉水位调节器
②英国人瓦特发明蒸汽机离心飞锤式调速器，萌生了自
动控制的基本原理
③1877年，劳斯，1895年，赫维茨分别提出了系统稳定
的代数判据(19世纪末)
第一章反馈控制原理
2.奠定基础(20世纪)——经典控制论
①30~40年代，奈奎斯特提出系统稳定性的频率判据
奈氏图、奈氏判据、从时域分析转到频域分析
②1940年，伯德在频率法中引入对数坐标系，伯德图
③1942年，哈里斯引入传递函数概念
④1948年，伊万恩提出根轨迹分析方法
⑤1949年，英国人维纳在火炮控制中发现了反馈的概念，出
版了《控制—二关于在动物和杭器中控制和通讯的科学》,
发现了控制论是信息、反馈与控制三个基本要素，奠定了控
制论的基础
50年代中期，添加了非线性系统理论和离散控制理论，形成
了完整的理论体系。
第一章反馈控制原理
3.发展
迅速渗透到许多学科，应用于火炮、导弹控制系统，数控、
电力、冶金，自动化技术
钱学森，1954年首创“工程控制论”,推广到其它领域
生物控制论：生命系统
经济控制论：经济运行与发展问题
社会控制论：社会管理与社会服务问题
随着计算机技术的发展，控制论无论在三要素内涵上，
还是在深度上和广度上都发展变化着，对促进生产的发展和
社会进步产生深远的影响。
第一章反馈控制原理
二、自动控制系统的分类
1.经典控制理论40~50年代，高阶常微分方程
以传递函数为基础，研究单输入、单输出系统的分析和设
计，针对线性定常系统，主要研究方法有时域分析法、根轨
迹法和频率特性法。
2.现代控制理论60~70年代
以矩阵理论等近代数学方法作为工具，主要研究方法是
状态空间法，把高阶常微分方程转化为一阶常微分方程组来
描述系统，解决多输入多输出的问题，可处理多变量、非线
性、时变系统。
3.70年代至今巨大发展
最优控制、系统辨识、多变量控制、自适应控制、专家系
统、人工智能、神经网络控制、模糊控制、大系统理论等
第一章反馈控制原理
第二节自动控制的基本概念
一、自动控制的基本术语
1、控制：根据某种原理或方法，使特定对象(被控对象)
的某些物理量(被控量)按照预期规律变化的操纵过程
2、人工控制：由人直接或间接操作执行装置的控制方式
自动控制：是指在没有人直接或间接参与的情况下，利用
外加的设备和装置使被控对象自动按照预定规律运行
第一章反馈控制原理
3、系统：为达到某一目的，由相互制约的各个部分，按照一
定规律组成