控制系统的基本概念 控制系统的基本概念及主要特点

简述一阶控制系统的基本概念及其主要特点

一阶控制系统是控制系统理论中的基础概念，指的是只有一个惯性环节的控制系统。其基本概念和主要特点如下：

控制系统的基本概念 控制系统的基本概念及主要特点

1、基本概念：一阶控制系统由一个惯性环节和一个比例环节组成。其中，惯性环节指的是由物理过程等因素引起的时间滞后，包括传递元件、电容、电感等；比例环节则是根据反馈信号的大小来实现控制，它能够根据误的大小控制输出信号的大小。

2、特点一：响应速度较慢。一阶控制系统的响应速度受到惯性环节的影响，即系统的响应时间与惯性环节的阻尼系数成正比。因此，它的响应速度相对较慢。

3、特点二：稳态误较大。由于一阶控制系统的比例环节只能在误存在时才能控制输出信号的大小，因此，当系统达到稳态时，由于对误的控制不足，会产生一定的稳态误。

4、特点三：控制性能较。相对于二阶及以上的控制系统，一阶控制系统的控制性能较为简单，但是其对系统特性的控制能力较，很难满足对复杂系统的高精度控制需求。

一阶控制系统具有惯性环节和比例环节两个主要组成部分，响应速度慢、稳态误大、控制性能等主要特点。在实际应用中，需要根据控制系统的特点和要求选择适合的控制系统结构，实现对控制过程的高效、精准控制。

什么叫开环控制系统？什么叫闭环控制系统？

有反馈的控制系统就叫闭环控制系统。 没有反馈的控制系统就叫开环控制系统。 例如:一个加热的控制系统，你不管温度，只管加热，就是开环控制系统。 如果一个加热的控制系统，可以通过温度的反馈，控制加热的功率或者加热时间，这个加热控制系统就叫闭环控制系统。开环控制系统:不将控制的结果反馈回来影响当前控制的系统 举例:打开灯的开关--按下开关后的一瞬间，控制活动已经结束，灯是否亮起以对按开关的这个活动没有影响;投篮--篮球出手后就无法再继续对其控制，无论球进与否，球出手的一瞬间控制活动即结束。 闭环控制系统:可以将控制的结果反馈回来与希望值比较，并根据它们的误调整控制作用的系统 举例:调节水龙头--首先在头脑中对水流有一个期望的流量，水龙头打开后由眼睛观察现有的流量大小与期望值进行比较，并不断的用手进行调节形成一个反馈闭环控制;骑自行车--同理不断的修正行进的方向与速度形成闭环控制 开环闭环的区别:1、有无反馈;2、是否对当前控制起作用。开环控制一般是在瞬间就完成的控制活动，闭环控制一定会持续一定的时间，可以借此判断， 投篮第一次投篮投近了第二次投的时候用力一些，这也是一种反馈但不会对第一次产生影响了，所以是开环控制 手动控制系统:必须在人的直接干预下才能完成控制任务的系统 自动控制系统:不需要有人干预就可按照期望规律或预定程序运行的控制系统 判断:骑自行车--人工闭环系统，--自动闭环系统，人打开灯--人工开环系统，自动门、自动路灯--自动开环系统发动机电喷系统的闭环控制是一个实时的氧传感器、计算机和燃油量控制装置三者之间闭合的三角关系。氧传感器“告诉” 计算机混合气的空燃比情况，计算机发出命令给燃油量控制装置，向理论值的方向 调整空燃比(14.7:1)。这一调整经常会超过一点理论值，氧传感器察觉出来，并报告计算机，计算机再发出命令 调回到14.7:1。因为每一个调整的循环都很快，所以空燃比不会偏离14.7:1，一旦运行，这种闭环调整就连续不断。采用闭环控制的电喷发动机，由于能使发动机始终在较理想的工况下运行(空燃比偏离理论值不会太多)，从而能保证汽车不仅具有较好的动力性能，还能省油。 闭环控制，从输出量变化取出控制信号作为比较量反馈给输入端控制输入量，一般这个取出量和输入量相位相反，所以叫负反馈控制，自动控制通常是闭环控制。比如家用空调温度的控制闭环控制]闭环控制是控制论的一个基本概念。指作为被控的输出以一定方式返回到作为控制的输入端，并对输入端施加控制影响的一种控制关系。在控制论中，闭环通常指输出端通过“旁链”方式回馈到输入，所谓闭环控制。输出端回馈到输入端并参与对输出端再控制，这才是闭环控制的目的，这种目的是通过反馈来实现的。正反馈和负反馈是闭环控制常见的两种基本形式。其中负反馈和正反馈从达于目的的角度讲具有相同的意义。从反馈实现的具体方式来看，正反馈和负反馈属于代数或者算术意义上的“加减”反馈方式，即输出量回馈到输入端后，与输入量进行加减的统一性整合后，作为新的控制输出，去进一步控制输出量。实际上，输出量对输入量的回馈远不止这些方式。这表现为:运算上，不止于加减运算，还包括更广域的数算;回馈方式上，输出量对输入量的回馈，也不一定采取与输入量进行综合运算形成统一的控制输出，输出量可以通过控制链直接施控于输入量等等。 闭环控制在各种控制实例中有具体的表现方式，比如上面举的汽车发动机燃烧控制。

检测输出、计算误并用以纠正误的控制系统，其输出会通过某种途径变换后反馈回输入端，这就是闭环控制系统。

反之，不对输出进行检测和反馈，输出与输入之间没有形成反馈环路的控制系统，就是开环控制系统。

发射，是闭环控制系统。控制系统会根据对目标的偏纠正偏以力争命中目标。

大炮发射，是开环控制系统。开炮前瞄准控制，炮弹一旦出了膛就不再管了。

开环控制系统系统的控制输入不受输出影响的控制系统。在开环控制系统中，不存在由输出端到输入端的反馈通路（见反馈控制系统）。因此，开环控制系统又称为无反馈控制系统。开环控制系统由控制器与被控对象组成（见图）。控制器通常具有功率放大的功能。同闭环控制系统相比，开环控制系统的结构要简单得多，同时也比较经济。开环控制系统的缺点是控制精度和抑制干扰的性能都比较，而且对系统参数的变动很敏感。因此，一般仅用于可以不考虑外界影响，或惯性小，或精度要求不高的一些场合，如步进电机的控制，简易电炉炉温调节，水位调节等。

由信号正向通路和反馈通路构成闭合回路的自动控制系统，又称反馈控制系统。

基于反馈原理建立的自动控制系统。所谓反馈原理，就是根据系统输出变化的信息来进行控制，即通过比较系统行为（输出）与期望行为之间的偏，并消除偏以获得预期的系统性能。在反馈控制系统中，既存在由输入到输出的信号前向通路，也包含从输出端到输入端的信号反馈通路，两者组成一个闭合的回路。因此，反馈控制系统又称为闭环控制系统。反馈控制是自动控制的主要形式。自动控制系统多数是反馈控制系统。在工程上常把在运行中使输出量和期望值保持一致的反馈控制系统称为自动调节系统，而把用来精确地跟随或复现某种过程的反馈控制系统称为伺服系统或随动系统。

反馈控制系统由控制器、受控对象和反馈通路组成（见图）。图中带叉号的圆圈为比较环节，用来将输入与输出相减，给出偏信号。这一环节在具体系统中可能与控制器一起统称为调节器。以炉温控制为例，受控对象为炉子；输出变量为实际的炉子温度;输入变量为给定常值温度,一般用电压表示。炉温用热电偶测量，代表炉温的热电动势与给定电压相比较，两者的值电压经过功率放大后用来驱动相应的执行机构进行控制。

同开环控制系统相比，闭环控制具有一系列优点。在反馈控制系统中，不管出于什么原因（外部扰动或系统内部变化），只要被控制量偏离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏。因此，它具有抑制干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性。但反馈回路的引入增加了系统的复杂性，而且增益选择不当时会引起系统的不稳定。为提高控制精度，在扰动变量可以测量时，也常同时采用按扰动的控制（即前馈控制）作为反馈控制的补充而构成复合控制系统。

开环控制

所谓开环控制，就是车内的电脑按照预先设定的程序来调整喷油量、进气量等相关参数，不涉及自身对

尾气的检测。

开环控制不是取输出量变化信号控制输入量，人工控制一般是开环控制。比如人工转换电扇档位实现转速的控制。

开环控制 ，闭环控制 ，别只有一点

就是 ：有没有反馈。

开环没有，闭环有。

所谓的反馈指的是行为动作所引起的效果。

简单例子“你到了别人一巴掌，你看到他的脸红了，这就是你的眼睛所得的反馈”

当然用到机器上说 ，每一件事都是由反馈的。

不过当反馈是人来判断的话，那么这个系统就是开环的；

如果反馈是机器自己来判断的，那么这个系统就是闭环的 。

闭环系统例子 ：

全自动洗衣机 ，给洗衣机加水时，他里边有个红外传感器扫描到水位高低，当水位合适时，洗衣机自动停止加水 ，

若果是开环的洗衣机 ，

那么水位的高低得要人来看 ，

人觉得水位合适的时候就会动手关掉水龙头。

闭环控制有反馈环节，通过反馈系统是系统的精确度提高,响应时间缩短,适合于对系统的响应时间,稳定性要求高的系统.

开环控制没有反馈环节，系统的稳定性不高,响应时间相对来说很长,精确度不高,使用于对系统稳定性精确度要求不高的简单的系统.

开环控制是指控制装置与被控对象之间只有按顺序工作，没有反向联系的控制过程,按这种方式组成的系统称为开环控制系统,其特点是系统的输出量不会对系统的控制作用发生影响，没有自动修正或补偿的能力。

半闭环控制系统是在开环控制系统的伺服机构中装有角位移检测装置，通过检测伺服机构的滚珠丝杠转角间接检测移动部件的位移，然后反馈到数控装置的比较器中，与输入原指令位移值进行比较，用比较后的值进行控制，使移动部件补充位移，直到值消除为止的控制系统。

这种伺服机构所能达到的精度、速度和动态特性优于开环伺服机构，为大多数中小型数控机床所采用

控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这种控制系统叫做开环控制系统。

系统的输出量返回到输入端并对控制系统的过程产生影响的控制系统叫做闭环控制系统。

开环是你只管按你认为的说，别人做的如何与你无关。

闭环是你做了后，还得问问别人怎么样，然后调整你自己说的。

控制论的基本思想是什么 控制论的基本思想意思是什么

1、控制论的基本概念是信息和反馈。维纳指出，接收信息和使用信息的过程，就是我们对外界环境中的种种偶然性进行调节并在该环境中有效地生活着的过程。我们用来控制环境的命令，都是我们给予环境的信息。任何组织所以能够保持自身的稳定性，便是由于它具有取得、使用、保持和传递信息的方法。所以，信息和控制是不可分离的，信息论是控制论的基础。信息的变换过程，可以简化为“信息一输入一存贮一处理一输出一信息”的过程，这里便存在着“反馈”信息。所谓“反馈”，就是把施控系统的信息(又称给定信息)作用于被控系统(对象)后产生的结果(真实信息)再输送回来，并对信息的再输出发生影响的过程。维纳称反俄是控制系统活动的一种方法，是信息传递和返回的过程，其特点就是根据过去的操作情况去调整未来的行为。

2、不难看出，控制论里所说的反馈，主要是从信息角度所指的信息反馈。

3、反馈可分为两类，即正反馈和负反馈。如果反馈信号是增强系统输入效应的．即控制系统的给定信息与真实信息的异倾向于加剧系统正在进行的偏离目标的活动，那么它就便系统趋向于不稳定状态．乃至破坏稳定状态，这就称为正反馈。相反，如果反馈信号是减弱系统输入效应的，即控制系统的给定信息与真实信息之倾向于反抗系统正在偏离目标的运动，那么它就使系统趋向于稳定状态，这就是负反馈。

4、正反馈使系统的输出量变得越来越大，往往可用来提高系统的灵敏度；而负反馈则可以补偿系统内部的某些因素变化而产生的影响，使系统的稳定性增加。

什么叫开环和闭环控制系统？

反馈控制系统称为闭环控制系统。无反馈控制系统称为开环控制系统。例如，加热控制系统，不管温度是多少，都是开环控制系统。如果加热控制系统可以通过温度反馈控制加热功率或加热时间，那么加热控制系统称为闭环控制系统。

研发的闭环步进电机驱动器,伺服控制技术优于传统和当前国内主流混合伺服,SS系列闭环步进可以自动调整,并自动调整负载电流,低负载的情况下,当前的自动调节和快速减少,从而降低电机噪声和发热,突然,当负载电流快速实时调整值,保持高精度的位置控制和高速运转，不间断。

闭环控制是控制论的一个基本概念。指作为被控的输出以一定方式返回到作为控制的输入端，并对输入端施加控制影响的一种控制关系。比如全自动洗衣机，给洗衣机加水时，他里边有个红外传感器扫描到水位高低，当水位合适时，洗衣机自动停止加水 。

开环控制不用取输出量变化信号扣工资输入量。人工控制一般是开环控制，比如人工转换电扇档位实现转速的控制，不用反馈回来实际的转速。

自动化控制系统的概念是什么？

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。

自动控制能自动调节、检测、加工的机器设备、仪表，按规定的程序或指令自动进行作业的技术措施。其目的在于增加产量、提高质量、降低成本和劳动强度、保障生产安全等。

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。

自动控制系统的发展及技术现状是什么？

1基本概念

如图4-1所示框图说明了控制系统的基本概念，动作信号通过（经由）控制系统元件后，提供一个指示，此系统的目的就是将变量c控制于该指示内。一般来说，被控变量为系统的输出，而动作信号为系统的输入。举一个简单的例子，汽车的方向控制（Steering Control），两个前轮的方向可视为被控制变量，即输出；而其方向盘的位置可视为输入，即动作信号e。再如，若我们要控制汽车的速度，则加速器的压力总和为动作信号，而速度则视为被控变量。

图4-1基本控制系统框图

我们将需要控制的物理量称为系统的被控量或输出量。用来使系统具有预期性能或预期输出的激励信号定义为系统的控制量或输入量。而将那些使被控量偏离预期值的各种因素称为扰动量。自动控制过程就是设法消除扰动因素的影响，从而保持被控制量按预期要求变化的过程。

所以自动控制系统可以这样理解：任何一个系统，在没有人直接参与的情况下，通过控制装置使被控制对象或者过程自动按照预定的规律运行。

人类在掌握了简单的制造技术之后，就有了创造自动装置的想法，以便减轻或代替人类自身的劳动，这就是自动控制思想的初来源。自动控制技术的发展过程大体经过了四个阶段：古代阶段、17—19世纪阶段、19世纪到“二战”阶段和“二战”以后阶段。这期间，经典控制理论、现代控制理论等从无到有地发展起来。

2自动控制技术的早期发展

在古代，大约公元前14世纪到公元前11世纪，世界上包括、埃及和巴比伦等文明古国由于生产发展对计量时间的需要，都出现了能够自动计时的漏壶。汉朝科学家张衡发明了浑天仪和地动仪，其模型外形图如图4-2所示，把自动控制思想应用到了天文观测仪器和观测仪器。三国时期出现了指南车，它是确定方位仪器中利用自动控制思想的成功示例。北宋时代（公元1086—1089年）苏颂和韩公廉制造的水运仪像台如图4-3所示，它是将用于天文观测的浑天仪和用于天文演示的浑象仪及自动计时装置结为一体的仪器。整个系统就是一个按负反馈原理构成的闭环非线性自动控制系统。

图4-2张衡地动仪模型外形图

图4-3水运仪像台

古埃及和古希腊都先后出现了半自动的简单机器，如教堂庙门自动开启装置、自动洒圣水的铜祭司、投币式圣水箱和在教堂门口自动鸣叫的青铜小鸟等自动装置，这些都是一些互不相关的原始自动装置，是一些个别的发明。17世纪以后，随着生产的发展和科学的进步，在欧洲出现了多种自动装置，其中包括：1642年法国物理学家帕斯卡发明了能自动进位的加法器；1657年荷兰机械师惠更斯发明了钟表；1745年英国机械师E．李发明了带有风向控制的风磨，这种风磨可以利用尾翼的调向作用使主翼对准风向；1765年俄国机械师波尔祖诺夫发明了浮子阀门式水位调节器，可以自动控制蒸汽锅炉的水位。这一时期，自动控制技术都是由于生产发展的需求而产生的。

1788年英国科学家瓦特（图4-4）发明了离心式节速器，也称作飞球调速器，如图4-5所示，用它来控制蒸汽机的蒸汽阀门，构成蒸汽机转速的闭环自动控制系统，从而实现了离心式节速器对蒸汽机转速的控制。瓦特的这项发明促进了近代自动调节装置的广泛应用，对由蒸汽机带来的第一次工业革命及以后的控制理论发展都有重要的影响。其他的发明还有：1854年俄国机械学家和电工学家康斯坦丁诺夫发明的电磁调速器；1868年法国工程师法尔科发明了反馈调节器，通过它来调节蒸汽阀，操纵蒸汽船的舵，这就是后来得到广泛应用的伺服机构。在1868年以前，自动化技术只是一些个别的发明和简单的应用，所以把它称作第一阶段。在1868年之后，逐渐开始了对自动控制系统的理论分析和大规模的广泛应用，所以把它称作第二阶段。

图4-4瓦特

图4-5瓦特离心式节速器对蒸汽机的控制示意图

1—蒸汽机；2—蒸汽阀；3—调速器；4—负荷

3自动控制理论的早期发展

各种简单的自动控制装置都可以改进生产技术，提高生产效率。虽然这种技术的发明在18世纪以前经历了漫长的历史过程，还没有理论分析和数学描述，但是它们对自动化技术的形成起到了先导作用，都是从实际经验中总结出来的。17—18世纪是自动化技术的逐渐形成时期，接下来是近代自动化技术的发展时期，数学描述和理论分析起到了至关重要的作用。人们初遇到的是自动调节器的稳定性问题，由于瓦特发明的离心式调速器有时会造成系统的不稳定，使蒸汽机产生剧烈振荡；到19世纪又发现了船舶上自动操舵机的稳定性问题。这些问题引起了人们的广泛关注，一些数学家尝试用微分方程来描述和分析系统的稳定性问题。对自动控制系统初的数学描述是英国物理学家麦克斯韦（图4-6），他在1868年发表了《论调速器》的文章，该文章总结了无静调速器的理论。

1877年英国数学家劳斯（E．J．Routh）提出了的劳斯稳定判据，它是一种代数稳定判据，可以根据微分方程的系数来判定控制系统的稳定性。1895年德国数学家A．胡尔维茨（图4-7）提出的胡尔维茨稳定判据，它是另一种形式的代数稳定判据。劳斯—胡尔维茨稳定判据是能预先根据传递函数或微分方程判定调节器稳定性的重要判据。1892年俄国数学家李雅普诺夫发表了《论运动稳定性的一般问题》的专著，以数学语言形式给运动稳定性的概念下了严格的定义，给出了判别系统稳定的两种方法。

图4-6麦克斯韦

图4-7胡尔维茨

进入20世纪以后，由于工业革命的需要，人们开始采用自动控制装置，来解决工业生产中提出的控制问题。自动控制器的应用标志着自动化技术进入新的历史时期。在这一时期中，控制器都是一些跟踪给定值的装置，使一些物理量保持在给定值附近。工业生产中广泛应用各种自动控制装置，促进了对调节系统进行分析和综合的研究工作。到了20世纪20年代以后，美国开始采用比例、积分、微分调节器，简称PID调节器。PID调节器是一种模拟式调节器，现在还有许多工厂采用这种调节器。在20世纪初的20年里，自动控制器中已广泛应用反馈控制的结构。从20世纪20年代开始，越来越多的人开始致力于从理论上研究反馈控制系统。

1925年英国电气工程师O．亥维赛把拉普拉斯变换应用到求解电网络的问题上，运用微积分，求得瞬态过程。1927年美国贝尔电话实验室在解决电子管放大器失真问题时，电气工程师H．S．布莱克从电信号的角度引入了反馈的概念。1932年美国电信工程师奈奎斯特（图4-8）提出了的奈奎斯特稳定判据，可以直接根据系统的传递函数画出奈奎斯特图，用来判定反馈系统的稳定性。1938年电气工程师米哈伊洛夫应用频率法研究自动控制系统的稳定性，提出的米哈伊洛夫稳定判据。

图4-8奈奎斯特

随着自动控制理论的发展，程序控制、逻辑控制和自动机的思想得到了发展。1833年英国数学家C．巴贝奇在设计分析自动机时首先提出程序控制的概念，他尝试采用法国发明家J．M．雅卡尔设计的编织地毯花样用的穿孔卡方法实现分析机的程序控制。1936年英国数学家图灵研制了的图灵机，成为现代数字电子计算机的雏形。他用图灵机定义可计算函数类，并建立了算法理论和自动机理论。1938年美国电气工程师香农和日本数学家中岛，以及1941年科学家舍斯塔科夫，分别独立地建立了逻辑自动机理论，用两种工作状态的继电器组成了逻辑自动机，实现了逻辑控制。此外，香农还建立了信息论。

4经典控制理论的形成

自动控制技术的发展历史是一部人类以自己的聪明才智延伸和扩展器官功能的历史。自动化是现代科学技术和现代工业的结晶，它的发展充分体现了科学技术的综合应用。自动控制技术是随着的需要而发展起来的，尤其是随着生产设备和军事设备的控制，以及航空航天工业的需要而发展起来的。第二次世界大战时期形成的经典控制理论对战后发展自动控制技术起了重要的促进作用。在第二次世界大战期间，德国的空军优势和英国的防御地位，迫使美国、英国和西欧各国科学家集中精力解决了防空火力控制系统和飞机自动导航系统等军事技术问题。在解决这些问题的过程中形成了经典控制理论，设计出各种精密的自动调节装置，开创了系统和控制这一新的科学领域。

第二次世界大战期间，反馈控制方法被广泛用于设计研制飞机自动驾驶仪、火炮定位系统、雷达天线控制系统以及其他军用系统（图4-9）。这些系统的复杂性和对快速跟踪、精确控制的高性能追求，迫切要求拓展已有的控制技术，导致了许多新的见解和方法的产生，同时还促进了对非线性系统、采样系统以及随机控制系统的研究。

1945年美国数学家维纳（图4-10）把反馈的概念推广到一切控制系统，1948年维纳发表《控制论》一书，为控制论奠定了基础。同年，美国电信工程师香农发表《通信的数学理论》，为信息论奠定了基础。维纳和香农从控制和信息这两个侧面来研究系统的运动，维纳还从信息的观点来研究反馈控制的本质。从此人们对反馈和信息有了较深刻的理解。1954年系统科学家钱学森全面地总结了经典控制理论，并进一步把它提高到更高的理论高度上，在美国出版《工程控制论》一书。工程控制论的目的是研究控制论这门学科中能够直接用在工程上设计受控系统的那些部分。工程控制论使人们有可能具备更广阔的眼界，用更系统的方法来观察有关的问题，因而往往可以得到解决旧问题的更有效的新方法，还可能揭示新的以前没有看到过的前景。

图4-9第二次世界大战时期的雷达

图4-10维纳

这一新的学科当时在美国称为伺服机构理论，在称为自动调整理论，主要是解决单变量的控制问题。当时在分析和设计反馈伺服系统时广泛采用传递函数和频率响应的概念。常用的方法是奈奎斯特法（1932）、波德法（1945）和埃文斯法（1948）。埃文斯法又称根轨迹法，是美国电信工程师W．R．Ewans于1948年提出来的，在20世纪30—40年代为适应单变量调节和随动系统的设计而发展起来的频率法奠定了经典控制理论的基础，后来频率法成为分析和设计线性自动控制系统的主要方法。这种方法不仅能定性地判明设计方向，而且它本身就是近似计算的简便工具。因此，对于在很大程度上仍然需要依靠经验和尝试的控制系统的工程设计问题来说，这种方法是特别有效和特别受欢迎的。

经典控制理论这个名称是1960年在第一届全美联合自动控制会议上提出来的。在这次会议上把系统与控制领域中研究单变量控制问题的学科称为经典控制理论；把系统与控制领域中研究多变量控制问题的学科称为现代控制理论。

1952年，首台数控机床诞生，数控机床技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征。数控机床如图4-11所示。

20世纪40年代中期发明的电子数字计算机开创了数字程序控制的新纪元，虽然当时还局限于自动计算方面，但为60—70年代自动化技术的飞速发展奠定了基础。

1961年，世界上首台工业机器人（图4-12）诞生，这对工业生产线的自动化产生了巨大的推动作用。

图4-11数控机床

图4-12工业机器人

1958年出现晶体管计算机，1965年出现集成电路计算机，1971年出现单片微处理机。微处理机的出现对控制技术产生了重大影响，控制工程师可以很方便地利用微处理机来实现各种复杂的控制，使综合自动化成为现实。

1957年自动控制联合会（IFAC）召开成立大会，有18个的代表团出席了这次大会，是发起国之一。从1960年起每三年召开一次自动控制学术大会，并出版《自动学》﹑《IFAC通讯》等期刊。IFAC的成立标志着自动控制这一学科已经成熟，通过合作来推动系统和控制领域的新发展。

5现代控制理论和技术的形成和发展

20世纪50年代以后，经典控制理论有了许多新的发展。各种新的理论和方法，逐渐渗入控制理论的研究中来。但是到了50年代末就发现把经典控制理论的方法推广到多变量系统时会得出错误的结论，经典控制理论的方法有其局限性，为了解决和克服遇到的问题，现代控制理论应运而生。

1）系统辨识﹑建模与仿真

现代控制理论中控制器的设计﹑观察器的设计和零极点配置等都是在已知系统的动态方程或状态方程的前提下进行的。这些系统综合方法往往选择一种使用方便的描述形式，而不考虑如何获得这些数学模型。在实际应用中系统的模型往往是未知的。对于复杂系统用已知的物理规律来建立模型常常遇到难以克服的困难。于是根据系统的输入输出数据来建立数学模型的方法便发展起来，逐步形成了系统辨识的理论和方法。

在分析﹑综合和设计自动控制系统的过程中除了应用理论进行计算以外，常常要对系统的特性进行试验研究。显然，在系统未建立前是不可能对系统进行试验的。对于已有的系统，如果系统十分复杂，在实际系统上进行试验，不论出于经济还是安全的考虑，都是不能允许的，有时甚至是不可能的。为此，有必要在仿真设备上试验系统，包括建立﹑修改﹑复现系统的模型，通常把这种试验过程称为系统仿真。现在系统辨识﹑建模和仿真已成为系统和控制领域中十分活跃的重要学科。

2）自适应控制和自校正调节器

50年代初为了设计飞机的自动导航系统，使其能在较宽的速度和高度范围内飞行，开始重视自适应控制的研究。60年代控制理论的发展加深了对自适应过程的理解。自适应控制可用随机递推过程来描述。到了70年代由于微电子学有了新的突破，可用简单而经济的方法来实现自适应控制。目前对于参数自适应控制已研究出三种方法，即增益调整法﹑模型参考法和自校正调节器。

3）遥测﹑遥控和遥感

19世纪末已出现了远距离测量和控制的尝试。20世纪20年代遥测和遥控开始达到实用阶段，用于铁路上信号和道岔的控制。1930年发送了世界上第一个无线电高空探测仪，用以测量大气层的气象数据。这是第一台比较完善的无线电遥测设备。到了40年代，大电力系统，石油﹑天然气管道输送系统和城市公用事业系统都需要通过遥测﹑遥信﹑遥控﹑遥调来对地理上分散的对象进行集中监控，促进了遥测遥控系统的发展。和东欧各国把这类系统称为远动系统。

遥测就是对被测对象的某些参数进行远距离测量，一般是由传感器测出被测对象的某些参数并转变成电信号，然后应用多路通信和数据传输技术，将这些电信号传送到远处的遥测终端，进行处理﹑显示及记录。遥信则是对远距离被测对象的工作极限状态（是否工作或工作是否正常）进行测量。遥控就是对被控对象进行远距离控制。遥控技术综合应用自动控制技术和通信技术，来实现远距离控制，并对远距离被控对象进行监测。其中对远距离被控对象的工作状态的调整称为遥调。对按一定导引规律运动的被控对象进行远距离控制则称为制导，即控制和导引，在航天﹑航空和航海上有广泛的应用。

60年代以后遥感技术得到了迅速的发展。遥感就是装载在飞机或人造卫星等运载工具上的传感器，收集由地面目标物反射或发射来的电磁波，利用这些数据来获得关于目标物的信息。以飞机为主要运载工具的航空遥感发展到以地球卫星和航天飞机为主要运载工具的航天遥感以后，使人们能从宇宙空间的高度上大范围地周期性地快速地观测地球上的各种现象及其变化，从而使人类对地球资源的探测和对地球上一些自然现象的研究进入了一个新的阶段，现已应用在农业﹑林业﹑地质﹑地理﹑海洋﹑水文﹑气象﹑环境保护和军事侦察等领域。

4）综合自动化

50年代末到60年代初，开始出现电子数字计算机控制的自动化工厂，60年代末在制造工业中出现了许多自动化生产线（图4-13），工业生产开始由局部自动化向综合自动化方向发展。70年代以来微电子技术﹑计算机技术和机器人技术的重大突破，促进了综合自动化的迅速发展。过程控制方面，1975年开始出现集散型控制系统，使过程自动化达到很高的水平。制造工业方面，在采用成组技术﹑数控机床﹑加工中心和群控的基础上发展起来的柔性制造系统（FMS）及计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）系统成为工厂自动化的基础。70年代开发出来的一批工业机器人﹑感应式无人搬运台车﹑自动化仓库和无人叉车成为综合自动化的强有力的工具。柔性制造系统是从60年代开始研制的，1972年美国第一套柔性制造系统正式投入生产。70年代末到80年代初柔性制造系统得到迅速的发展，普遍采用搬运机器人和装配机器人。1982年10月在英国的普赖顿召开第一届柔性制造系统会议。

图4-13自动化生产线

5）大系统理论的诞生

系统和控制理论的应用从60年代中期开始逐渐从工业方面渗透到农业﹑商业和服务行业，以及生物医学﹑环境保护和经济各个方面。由于现代科学技术的高度发展出现了许多需要综合治理的大系统，现代控制理论又无法解决这样复杂的问题，系统和控制理论急待有新的突破。在计算机技术方面，60年代初开始发展数据库技术，1970年提出关系数据库，到80年代数据库技术已经达到相当的水平。60年代末计算机技术和通信技术相结合产生了数据通信。1969年美国国防部高级研究局的阿帕网（ARPA）的第一期工程投入使用取得成功，开创了计算机网络的新纪元。数据库技术和计算机网络为80年代实现管理自动化创造了良好的条件。管理自动化的一个核心问题是办公室自动化，这是从70年代开始发展起来的一门综合性技术，到80年代已初步成熟。办公室自动化为管理自动化奠定了良好的基础。

自动控制联合会（IFAC）于1976年在意大利的乌第纳召开了第一届大系统学术会议，于1980年在法国的图鲁兹召开第二届大系统学术会议。美国电气与电子工程师学会（IEEE）于1982年10月在美国弗吉尼亚州弗吉尼亚海滩举行了一次大系统专题讨论会。1980年在荷兰正式出版性期刊《大系统──理论与应用》。这些活动标志着大系统理论的诞生。

6）人工智能和模式识别

用机器来模拟人的智能，虽然是人类很早以前就有的愿望，但其实现还是从有了电子计算机以后才开始的。1936年，图灵提出了用机器进行逻辑推理的想法。50年代以来，人工智能的研究是基于充分发挥计算机的用途而展开的。

早期的人工智能研究是从探索人的解题策略开始，即从智力难题﹑弈棋﹑难度不大的定理证明入手，总结人类解决问题时的心理活动规律，然后用计算机模拟，让计算机表现出某种智能。1948年美国数学家维纳在《控制论》一书的附注中首先提出制造弈棋机的问题。1954年美国商业机器公司（IBM）的工程师塞缪尔应用启发式程序编成跳棋程序，存储在电子数字计算机内，制成能积累下棋经验的弈棋机。1959年该弈棋机击败了它的设计者。1956年赫伯特·西蒙和艾伦·纽厄尔等研制了一个称为逻辑理论家的程序，用电子数字计算机证明了怀特海和罗素的名著《数学原理》第二章52条定理中的33条定理。1956年M．L．明斯基、J．麦卡锡、纽厄尔、西蒙等10位科学家发起在达特茅斯大学召开人工智能学术讨论会，标志人工智能这一学科正式诞生。1960年人工智能的4位奠基人，即美国斯坦福大学的麦卡锡、麻省理工学院的明斯基、卡内基梅隆大学的纽厄尔和西蒙组成了第一个人工智能研究小组，有力地推动了人工智能的发展。从1967年开始出版不定期刊物《机器智能》，共出版了9集。从1970年开始出版期刊《人工智能》。从1969年开始每两年举行一次人工智能会议（IJCAI）。这些活动进一步促进了人工智能的发展。70年代以来微电子技术和微处理机的迅速发展，使人工智能和计算机技术结合起来。一方面在设计高级计算机时广泛应用人工智能的成果，另一方面又利用超级微处理机实现人工智能，大大地加速了人工智能的研究和应用。人工智能的基础是知识获取﹑表示技术和推理技术，常用的人工智能语言则是LISP语言和PROLOG语言，人工智能的研究领域涉及自然语言理解﹑自然语言生成﹑机器视觉﹑机器定理证明﹑自动程序设计﹑专家系统和智能机器人等方面。人工智能已发展成为系统和控制研究的前沿领域。

1977年E．A．费根鲍姆在第五届人工智能会议上提出了知识工程问题。知识工程是人工智能的一个分支，它的中心课题就是构造专家系统。1973—1975年费根鲍姆斯坦福大学的一个研究小组研制成功一个用于诊治血液传染病和脑膜炎的医疗专家系统MYCIN，能学习专家医生的知识，模仿医生的思维和诊断推理，给出可靠的诊治建议。1978年费根鲍姆等人研制成功水平很高的化学专家系统DENDRAL。1982年美国学者W．R．纳尔逊研制成功诊断和处理核反应堆事故的专家系统REACTOR。也已经研制成功中医专家系统和蚕育种专家系统。现在专家系统已应用在医学﹑机器故障诊断﹑飞行器设计﹑地质勘探﹑分子结构和信号处理等方面。

为了扩大计算机的应用，使计算机能直接接受和处理各种自然的模式信息，即语言﹑文字﹑图像﹑景物等，模式识别研究受到人们的重视。1956年，塞尔弗里奇等人研制出第一个字符识别程序，随后出现了字符识别系统和图像识别系统，并形成了以统计法和结构法为核心的模式识别理论，语音识别和自然语言理解的研究也取得了较大进展，为人和计算机的直接通信提供了新的接口。

60年代末到70年代初美国麻省理工学院﹑美国斯坦福大学和英国爱丁堡大学对机器人学进行了许多理论研究，注意到把人工智能的所有技术综合在一起，研制出智能机器人，如麻省理工学院和斯坦福大学的手眼装置﹑日立公司有视觉和触觉的机器人等。由于机器人在提高生产率，把人从危险﹑恶劣等工作条件下替换出来，扩大人类的活动范围等方面显示出极大的优越性，所以受到人们的重视。机器人技术发展很快，并得到越来越广泛的应用，并在工业生产﹑核电站设备检查﹑维修﹑海洋调查﹑水下石油开采﹑宇宙探测等方面大显身手，正在研究中的军用机器人也具有较大的潜在应用价值。关于机器人的设计﹑制造和应用的技术形成了机器人学。

总结人工智能研究的经验和教训，人们认识到，让机器求解问题必须使机器具有人类专家解决问题的那些知识，人工智能的实质应是如何把人的知识转移给机器的问题。1977年，费根鲍姆首倡专家系统和知识工程，于是以知识的获取﹑表示和运用为核心的知识工程发展起来。自70年代以来，人工智能学者已研制出用于医疗诊断﹑地质勘探﹑化学数据解释和结构解释﹑口语和图像理解﹑金融决策﹑军事指挥﹑大规模集成电路设计等各种专家系统。智能计算机﹑新型传感器﹑大规模集成电路的发展为高级自动化提供了新的控制方法和工具。

50年代以来，在探讨生物及人类的感觉和思维机制，并用机器进行模拟方面，取得一些进展，如自组织系统﹑神经元模型﹑神经元网络脑模型等，对自动化技术的发展有所启迪。同一时期发展起来的一般系统论﹑耗散结构理论﹑协同学和超循环理论等对自动化技术的发展提供了新理论和新方法。

电脑中控制系统和操作系统是同一个意思？控制系统是什么意思？

电脑中控制系统和操作系统并不是同一个意思。控制系统是指指由控制主体、控制客体和体组成的具有自身目标和功能的管理系统。

控制系统意味着通过它可以按照所希望的方式保持和改变机器、机构或其他设备内任何感兴趣或可变的量。控制系统同时是为了使被控制对象达到预定的理想状态而实施的。控制系统使被控制对象趋于某种需要的稳定状态。

操作系统是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序。操作系统需要处理如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入设备与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。操作系统也提供一个让用户与系统交互的操作界面。

扩展资料：

控制系统的分类：

1、按照有无反馈分类

无反馈称为开环控制系统（open-loop control system），这种系统的输入直接供给控制器，并通过控制器对受控对象产生控制作用。其主要优点是结构简单、价格便宜、容易维修；缺点是精度低，容易受环境变化（例如电源波动、温度变化等）的干扰。

有反馈称为闭环控制系统（closed-loop control system），输入与反馈信号比较后的值（即偏信号）加给控制器，然后再调节受控对象的输出，从而形成闭环控制回路。所以，闭环系统又称为反馈控制系统，这种反馈称为负反馈。与开环系统相比，闭环系统具有突出的优点，包括精度高、动态性能好、抗干扰能力强等。它的缺点是结构比较复杂，价格比较贵，对维修人员要求较高。

2、根据采用的信号处理技术不同分类

模拟控制系统，采用模拟技术处理信号的控制系统称为模拟控制系统。

数字控制系统，采用数字技术处理信号的控制系统称为数字控制系统。

3、根据输入量是否恒定分类

输入量是恒定的，这种控制系统我们一般称之为恒值控制系统，如恒速电机、恒温热炉等。

输出量随着输入量的变化而变化，这种控制系统称为随动系统。例如自动瞄准系统等。

参考资料：百度百科-控制系统

国开控制系统的含义和特点分别是什么

1、控制系统是指由控制主体、控制客体和体组成的具有自身目标和功能的管理系统。

2、特点控制系统具有较强的环境适应性，控制系统具有自身的目的性，控制系统具有较强的反馈功能。