自动控制原理：嵌入式与分布式控制详解

自动控制原理是计算机应用技术领域中的核心概念，它研究如何在无人干预的情况下通过控制装置来调节和管理生产过程，确保被控对象的物理量按照预定规律运行。本资源主要探讨了自动控制技术的基础知识，包括其历史发展、理论框架和实践应用。 1. 自动控制技术概述： 自动控制技术起源于对生产过程的自动化需求，目的是在没有人工干预的情况下，通过控制装置精确地调控被控对象，如调节炉子温度保持恒定。自动控制系统由被控对象（如炉子）、控制装置（如调压器、测量元件、计算元件和执行元件）组成，其中测量元件负责获取数据，计算元件如比较和放大器用于处理这些数据，执行元件则根据指令操作被控对象。 2. 控制理论与组成部分： - 古典控制理论：早期的控制理论基础，关注线性系统和确定性模型。 - 现代控制理论：扩展了理论范围，引入了非线性系统、系统稳定性、动态控制等概念。 - 大系统理论和智能控制理论：随着科技发展，对复杂系统和自适应控制的研究成为新的重点。 - 控制系统的组成： - 被控对象：系统要控制的实际物理过程或设备。 - 控制装置：包括测量元件（如温度计）、计算元件（比较、放大）、执行元件（如电动机）以及可能的校正元件，用于信息处理和执行控制动作。 - 反馈控制原理：系统通过检测输出并据此调整输入，以减小误差。 3. 控制系统的设计与分类： - 自动控制的基本方式：包括开环控制（无反馈）、闭环控制（有反馈）等，前者不依赖于输出反馈，后者能实时纠正偏差。 - 性能要求：控制系统通常追求准确性、快速响应、稳定性、抗干扰能力等指标。 - 数学模型：是控制系统设计的关键，通过建立数学表达式描述系统动态，便于分析和设计控制策略。 4. 实例分析： - 温度控制系统：展示了从人工控制到自动控制的转变，前者依赖人的直接干预，后者则是通过电子元件（如电压放大器、功率放大器）和热电偶等实现自动调节。 5. 控制系统方框图： 通过图形表示，系统结构清晰可见，测量元件获取信号，经过计算元件处理后驱动执行元件，实现对被控对象的精确控制。干扰因素的考虑也是设计中的重要因素，系统需要具备一定的抗干扰能力。 总结来说，自动控制原理涵盖了从理论基础到实际应用的广泛内容，不仅涉及理论模型的构建，还包括系统设计、分析和优化的方法，是工程技术人员理解和设计自动化系统的重要工具。