80年代以后，控制理论向广度与深度发展，呈现三个主流方向：

◎大系统，是指规模大，结构复杂变量众多的信息与控制系统。在系统理论中，采用状态方

程和代数方程相结合的数学模型，状态空间，运筹学等相结合的数学方法。

◎智能控制 是具有某些仿人智能的工程控制与信息处理系统，其中最典型的是智能机器

人， 智能主体等。

◎21世纪 网络、通讯、人机交互为代表的信息自动化集成的理论与技术。

1.4 对自动控制系统的基本要求

一、系统的状态、过程及对自动控制系统的基本要求

◎为实现自动控制，必须对控制系统提出一定的要求；

◎平衡态或静态、稳态（steady state）：对于一个闭环控制系统而言，当输入量和扰动量均

不变时，系统输出量也恒定不变，称系统处于稳态；

◎平衡态的转移：当输入量或扰动量发生变化时，反馈量将与输入量产生偏差，通过控制器

的作用，从而使输出量最终稳定，即达到一个新的平衡状态；

◎过渡过程：由于系统中各环节总存在惯性，系统从一个平衡点到另一个平衡点无法瞬间完成，即存在一个过渡过程，该过程也称为动态过程、暂态过程和瞬态过程（transient）。

根据系统稳态输出和暂态过程的特性，对闭环控制系统的基本要求可以归纳为三个方面：稳、快、准。

(1)稳：控制系统的稳定性与平稳性。

◎稳定性是指控制系统偏离平衡状态后，自动恢复到平衡状态的能力。

?线性系统的稳定性由其结构决定，与外界因素无关；

?控制系统必须具有稳定性（系统正常工作的必要条件）；

?稳定的控制系统必然存在过渡过程； ?稳定与否通常可以用曲线来描述（如下图所示）。

◎平稳是指动态过程振荡的振幅和频率。即被控量围绕给定值摆动的幅度和摆动的次数。好

的动态过程摆动的幅度小，摆动的次数少。

(2)快：系统的快速性，即动态过程进行的时间长短。

◎稳和快反映了系统在控制过程中的性能。系统在跟踪过程中，被控量偏离给定值越小，偏

离时间越短，说明系统的动态精度越高。 (3)准：就是要求被控量和设定值之间的误差达到所要求的精度范围 。

◎准确性反映了系统的稳态精度

◎通常控制系统的稳态精度可以用稳态误差来表示：

cr(t)——系统希望输出；c(t) ——实际输出

两者误差—— e(t) = cr(t) - c(t)

稳态误差——

ess?limt??e(t)

◎根据输入点的不同，一般可以分为参考输入稳态误差和扰动输入稳态误差。

◎稳态误差与系统的类型和输入信号有关。 ◎对于随动系统或其他有控制轨迹要求的系统，还应当考虑动态误差 。

应当注意，不同的系统对稳、快、准的要求应有所侧重。而对于同一系统，稳、快、准的要求是相互制约的。

二、典型输入信号

为什么要研究典型输入信号？

◎控制系统的输入信号是随机和无法事先确定的。

◎为了测试比较控制系统的性能，需要有一个共同的基础。

◎可以采用很接近实际控制系统经常遇到的输入信号，并在数学描述上加以理想化后能用较

为典型且简单的函数形式表达出来的信号。