第1章 绪论
内容提要：
自动控制理论是自动化学科的重要理论基础，专门研究有关自动控制系统中的基本概念、基本原理和基本方法。本章介绍开环控制和闭环控制、控制系统的基本原理和组成、控制系统的类型，以及对控制系统的基本要求。
知识要点：
开环控制，闭环控制，控制装置，被控对象，稳定性，稳态误差，动态特性。
教学建议：
本章的重点是开环控制与闭环控制的区别，以及闭环控制的基本原理和组成，要求学生掌握控制系统性能的基本要求，会分析控制系统实例。建议学时数为4学时。
自动控制作为一种重要的技术手段，在工程技术和科学研究中起着极为重要的作用。什么是控制？什么是自动控制？为说明这些概念，我们首先看看下面恒温箱控制实例。
在一些生产过程中，常常需要利用加热源来维持某一箱体的温度。这时，人们需要控制加热源，不断调节箱体内的温度。
如图1-1所示为恒温箱控制示意图。在控制过程中，人们要用测温元件（如热电偶）不断地测量箱体内的温度，并与要求温度比较，反映到大脑中，然后大脑根据温差的大小和方向，产生控制指令，加大或减小热源，以减小差异。人们通过连续不断的操作，使箱体温度维持在要求值附近。在控制过程中，各种职能相互联系，可用方框图1-2表示。图中箭头方向表示各部分的联系。
图1-1 恒温箱控制示意图
图1-2 人工控制职能图
通过研究上述人工控制恒温箱的过程可以看到，所谓控制就是使某个对象中物理量按照一定的目标来动作。本例中，对象指箱体，其中的物理量指箱体内温度，一定目标就是事先要求的温度期望值。
若温度控制要求精度高，那么由人来控制就很难满足要求，这时就需要用控制装置代替人，形成恒温箱自动控制系统，如图1-3所示。
图1-3 恒温箱自动控制系统示意图
该系统由测温元件（热电偶）、加热源（电阻丝）、信号放大变换装置、电机等构成。直流电机和减速器是执行机构，它的作用类似于人工控制中人的手。热电偶为测温装置，将箱体的实际温度测量出来，并将其传送给控制器，即电位器给出的给定信号与箱体的实际温度相比较的差异信号的大小及方向，经放大和变换产生直流电机的电枢电压去控制电机的转速和方向，再由传动装置去调节移动触头，以减小差异，直到偏差为零。根据上述分析，恒温箱自动控制的信号流动及相互关系如图1-4所示。
图1-4 恒温箱自动控制信号流程方框图
自动控制和人工控制的基本原理是相同的，它们都是建立在“测量偏差，修正偏差”的基础上，并且为了测量偏差，必须把系统的实际输出反馈到输入端。自动控制和人工控制的区别在于自动控制用控制器代替人完成控制。总之，所谓自动控制，就是在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使被控对象中某一物理量或数个物理量准确地按照预定的要求规律变化。