自动控制
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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。
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目标和任务
自动控制的目的是有目标的改变系统行为，使之达到预想的特性。这些特性可能是各种各样的，如：
- 公称值控制：控制系统的输出值准确的符合公称值。这是通过定值控制实现的，而公称值是会改变的。公称值必须保持不变。
- 轨迹结果：输出值遵循一定的动态公称值轨迹，这可以通过某些用于特定信号的控制器解决。
- 干扰排除：输出值应该排除干扰因素的影响。
- 活力：就算实际情况不能满足模型，以上三条也必须存在，这叫做系统的活力。
根据不同的目标，决定控制器是需要不同的方法的。自动控制的任务已经超出了控制的范畴之外。常见的有：
- 不稳定系统的稳定化
- 定值调节
- 带有或不带有动态传递的轨迹结果
- 干扰反馈，用以排除干扰
- 设备监测，用以防止和排除故障
为了解决这些问题，数学中的系统理论是必需的。这些方法有可分为，控制器，补偿器，和检测装置的设计，以及控制环节及整个系统的分析。
与其他学科的关系
作为交叉学科，自动控制与其他很多学科有关联，尤其是数学和信息学，在制造，医药，交通，机器人，以及经济学，社会学中的应用也都非常广泛。飞机和船舶中的自动驾驶，汽车中的防抱死和速度控制器也都是典型的应用。
控制和操控的区别
自动控制中一般的研究对象是控制回路。它由控制路程和控制器组成。
右边的结构显示了输出y对输入u的反馈。只有存在对误差和反馈，控制才能实现。德意志工业标准对控制的定义如下：
“控制是一个不断进行的控制值与主导值比较，然后反过来影响主导值的过程。”
[编辑] 历史
自动控制有着一段引人入胜的历史。最初的控制器在公元前300年的古希腊就被发明了出来。来自埃及的古希腊工程师科泰西比奥斯的水钟就是通过浮子控制的。比赞兹在公元前250年发明了油灯，通过浮子来控制油面的高度。第一个带有反馈的控制系统来自于水面高度控制。第一个带有反馈的温度控制器是荷兰人德雷贝尔发明的。来自法国的帕潘在1681年第一个发明了蒸汽锅炉的压力调节装置。
第一个在工业领域使用的带有反馈的调节装置当属瓦特发明的离心力控制器，这是他在1769年为纽卡门的蒸汽机量身定做的。与此同时，俄罗斯人波尔祖诺夫发明了带有反馈的水面高度控制器，也属世界首创。水面高度的信息传提到浮子上，然后再反作用于蒸汽阀门上。从1868年起，自动控制被许多新的发明推动着不断前进。但是，人们如果想要提高控制的精准性，就必须发展出自动控制领域一套完整的理论。这方面最早的数学理论是由麦克斯韦提出的，他为离心力控制器用微分方程构造了一个模型。
直到二战，自动控制系统的理论和实践在美国，西欧和在俄国，东欧沿着不同的方向发展。在西方，系统一般都在频域描述，问题都用伯德，尼奎斯特和布莱克的方法解决，而前苏联的数学家和工程师们一般在时域用微分方程解决问题。
自动控制技术的重大突破发生在二战时期，因为制造武器装备，必须处理复杂的系统。雷达，无人驾驶和自动瞄准系统只是几个带有反馈系统的例子。对新的控制系统的需求导致了新的数学方法的改善，从而控制技术有了自己的一套准则。80年代，由于电子技术的出现，控制技术有了新的动因。工程师们可以更快更好地进行计算，高度复杂和精准的控制系统成为可能。
[编辑] 控制环路
标准控制环路
控制环路结构的扩展
[编辑] 系统模型和模型构造
线性和非线性系统
线性模型的形式
线性常微分方程是时域内的基础的连续模型。通过引入一些变量，我们可以得到状态空间模型（只含有一阶求导），状态空间模型描述了系统的所有动力学特性，包括其内部无法测得，而且也不是输出值的量。
对开始的常微分方程和状态空间模型进行拉普拉斯变换，我们可以得到传递函数。这是一个频域内的表述，只给出了输出和输入的关系，但没有描述系统内部的量。通过拉普拉斯变换，我们有了处理系统的一般方法，这比解微分方程要容易。在自动控制中传递函数通常用 G(s)表示。在多值系统中它是一个矩阵。
开环系统的传递函数有所有器件的传递函数组成（区间G(s)，控制器K(s)。
导向传递函数Gw(s)来自于输出通过测量器(Gm(s)) 对控制器的反馈。
若我们考察小频率时的Gw(s)，这时存在控制差。如果Gw(s = 0) = 1 ，则控制差e为零。
伯德图可使传递函数显而易见。
非线性模型的形式
模型构造
[编辑] 环路效果的分析
稳定性
标称值序
动态传递表现
[编辑] 控制器的确定
研究调节控制器
线性控制设计
时间连续性控制
数字控制
非线性控制设计
其他控制概念
[编辑] 控制的实现
生产当中使用的控制器
研发当中的快速样品
[编辑] 应用和举例
一般控制问题
技术应用
自然生物应用
在生物界，控制回路随处可见，比如
- 温度调节：恒温动物为了生存必须保持一定的体温范围，不能超出这个范围。每个恒温动物的神经系统都包含一系列的接收器和传感器，汗腺和肌肉作为调节装置。
- 脉动控制：为了给细胞提供足够的氧气和能量，足够的血液循环是必需的。二者又是身体的负载决定的。脉搏必须被调节。
- 血压：血压过低会阻碍供应细胞能量和氧气的血液循环，而过高的血压会使器官受到伤害。机体于是包含对血压的控制。
- 血糖控制：血糖值决定了身体的能量补给而且也必须符合身体的负载。
社会学中的例子
- 市场中的价格控制
- 计划经济当中的市场调节
