自动控制原理论文

自动控制学科是近几十年来了发展起来的一门很重要的学科。它的发展很迅速，
特别是计算机的快速发展，更加快了它的发展，尤其是工业自动化技术近年来
的发展。自动化学科研究的范围也是很广泛的，对实现我国工业、农业、国防和科
学技术现代化、对迅速提升我国综合国力具有重要和积极作用。
　　自动控制（

automatic control）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。指的是在没人参与的情况下，利用控
制装置使被控对象或过程自动地按预定规律运行。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。

 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。

 

　　自动控制领域的发展过程
　　

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，Pneumatic Control System）。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,Analog Control System）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。它表征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，Computer Control System）.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 ， Computer 

Control System）。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，Distributed Control System 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，