自动控制系统automatic control system在无人直接参与的情况下，利用控制装置（控制器），使控制对象(如：机械、设备或生产过程等)自动地按照期望的规律或预定的程序运行或变化的系统。自动控制系统是实现自动化的主要手段。引入于自动控制系统中以表征期望规律的变量称为输入变量，可从系统测得并用于描述系统行为的变量称为输出变量，两者构成因果关系。
发展概况 人类使用自动装置的历史可以追溯到古代。中国古代的指南车和铜壶滴漏以及罗马人家庭水管系统的简单水位调节装置，都是自动控制系统的萌芽。20世纪40年代至50年代末是经典控制理论趋于成熟时期，其推动力是工业生产和军事技术的迫切需要。这个时期内，各种类型的自动调节系统和伺服系统相继出现，这些系统的特点是单输入和单输出，控制功能常是局部性的，控制方式也比较简单。60～70年代，在航天技术的需要和计算机技术的推动下，产生了现代控制理论，控制系统发展成多变量、多回路系统。在这个时期，数字控制系统、最优控制系统、随机控制系统、适应控制系统、非线性控制系统、分布参数系统等各种类型的复杂控制系统得到很大发展。70年代以来自动控制系统在结构和原理两方面都在不断发展，结构上从单一、局部的控制系统向多级递阶控制系统、分散控制系统、复杂大系统的控制发展；而原理方面则表现为反馈概念的深化，即向适应性、学习功能和智能化方向发展。在这个过程中，微电子技术和微型计算机技术的迅速发展，起了关键的促进作用。
性能 主要要求具有：❶稳定性。系统在扰动作用下，产生初始偏差，扰动消失后，系统恢复原平衡状态的性能，是判别系统正常工作的指标。已知系统特征方程时，以劳斯-赫尔维茨判据判断，亦可以频率特性直接判断。在系统不稳定时，一般采取减小开环增益，减少积分环节或增加一阶微分环节等措施。
❷速动性。符合要求的瞬态响应，是自动控制系统的要求之一。一般以阶跃响应的上升时间、峰值时间、超调时间和调节时间，或频率特性的相角裕度、幅值裕度和谐振峰值等衡量。
❸准确性。对于稳定的单输入-单输出系统，稳态误差是衡量系统时域稳态响应的指标。在防止系统失去稳定的前提下，使稳态误差满足要求，采取：保证元件参数精度、增大开环传递速度，增加前向通道中积分环节及复合控制等。
分类 按控制原理的不同，自动控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统。在开环系统中，系统输出只受输入的控制，控制精度和抑制干扰的特性都比较差。基于按时序进行逻辑控制的开环控制系统称为顺序控制系统。闭环控制系统是建立在反馈原理基础之上的，利用输出变量同期望值的偏差对系统进行控制，可获得较好的控制性能。通常大多数重要的自动控制系统都采用闭环控制的方式，闭环控制系统又称反馈控制系统。按控制和测量信号的不同，可分为连续控制系统和离散控制系统。控制信号连续地作用于系统的，称为连续控制系统；控制信号断续地作用于系统的，称为离散控制系统或采样控制系统。按参考输入的特征分类，可分为：参考输入是常值的为恒控制系统。系统的基本任务是保证在任何扰动作用下，输出保持恒定的期望值，其准确性优于速动性；参考输入不是时间的解析函数，而是随时间任意变化的为随动控制系统。系统的任务，是在各种情况下保证输出以一定精度，跟随参考输入的变化而变化；参考输入随时间有一定变化规律，使系统的输出也随着变化的为程序控制系统。按输入、输出信号的数量，可分为：单输入单输出控制系统和多输入多输出控制系统。
现代控制系统中又有：❶最优控制系统，是在一定的具体条件下，完成要求的控制任务时，系统的某种性能指标具有最优值。如：要求整个控制过程中误差达到极小的系统；在最大控制动率一定的条件下，能最快从任何初始状态转移到规定状态的系统-时间最优控制系统等。
❷适应控制系统是一个特定的系统，当运行条件改变时，系统能自动“适应”，并改变其控制，获得满意的性能。因组成适应控制方法不同，适应控制系统有多种。如：自动参数整定适应控制系统、自动组织结构适应控制系统及自学习适应控制系统等。
❸微机控制系统是用微型计算机完成数据采集和数据处理，或者是以微型计算机作为控制器的自动控制系统。按其应用方式又分为操作指导控制系统、直接数字控制系统、计算机监督系统、分布控制系统。
此外，在工程问题中，自动控制系统也常按所控制的变量的物理属性进行分类，如温度控制系统、流量控制系统、压力控制系统、速度控制系统等。
组成 对于不同类型的自动控制系统，其组成方式也不相同。闭环控制系统的基本组成环节包括被控对象、测量装置和控制器。被控对象可是一个装置、一部机械或一个过程。测量装置的功能是检测控控制量并与期望值进行比较。控制器由放大器、校正装置和执行机构所组成，其中放大器用以提高信号的功率，校正装置用以获得所要求的控制特性，执行机构产生为控制系统输出量所要求的动作。开环控制系统的基本组成部分则仅有被控对象和控制器。开环控制系统的控制器常采用顺序控制器。适应系统除包括被控对象、控制器外，还有辨识器共三部分组成。一般系统控制器是按最优控制，并针对某特定运行条件而设计的，对另一运行条件就不能获得最优效果。适应系统置有辨识器，它根据系统运行数据及某选定的辨识算法，在线计算被控对象的未知参数估值、未知状态估值，控制器再根据估值及事先选定的性能指标，综合产生相应的控制作用。微机控制系统由硬件和软件两部分组成。
应用 自动控制系统已被广泛应用于人类社会的各个领域。在工业方面，对于化工、机械制造等生产过程中的各种物理量，如温度、流量、压力、张力、速度、位置、频率、相位等，都有相应的控制系统。在农业方面的应用也很广泛，如水位自动控制系统、温室温度湿度控制系统、家禽孵化温度湿度自动控制系统、谷物联合收割机收割台自动控制系统、精量播种自动控制系统、电热水器恒温自动控制系统等。建立以数字计算机为基础的，控制性能更好且自动化程度更高的数字控制系统，以及具有控制与管理双重功能的过程控制系统，在军事、航天航空方面应用也相当广泛。此外，在办公自动化、图书管理、交通管理乃至日常家务方面，自动控制技术也有着实际的应用。随着自动控制理论和控制技术的发展，其应用领域正在不断扩大，几乎涉及生物、医学、生态、经济与社会等所有领域。 自动控制系统实现自动控制的一套装置。由被控对象、各种控制设备等组成。它的分类很多，如仪表和计算机控制系统；开环和闭环控制系统；单回路与多回路控制系统；线性与非线性控制系统；自动调节、最佳控制、直接数字控制和自适应控制系统；定值控制和程序控制系统等等。参见“自动控制”。 自动控制系统通过计算机、伺服执行机构、传感反馈机构、稳定校正环节、数-模及模-数变换与分时采样通道、支持软件等构成的能实现自稳定、自调节、自录最优、自适应等功能的系统。 自动控制系统automatic control system |