自動控製技術的應用，不僅使生產過程實現自動化，從而提高了勞動生產率和生產質量，降低了生產成本，提高了經濟效益，改善了勞動條件，而且在人類征服大自然、探索新能源、發展空間技術和創造人類文明等方麵都具有十分重要的意義。但是到底什麼是自動化，學者們對它有沒有一個具體的定義呢？是什麼使一個沒有生命的物體或者一個係統“自動”運行起來的呢？讓我們一同走進自動化的靈魂——自動控製係統。
2.1自動化與自動控製係統基礎
2.1.1權威詞典中的自動化定義
（1）商務印書館出版的《現代漢語詞典》（第6版）給出的自動化定義是：在沒有人直接參與的情況下，機器設備或生產管理過程通過自動檢測、信息處理、分析判斷等，自動地實現預期操作或完成某種過程。
（2）上海辭書出版社出版的《辭海》（第6版）給出自動化定義是：采用能自動啟閉、調節、檢查、加工和控製的機器、設備進行各種作業，以代替人工直接操作的措施。是機械化的更高階段。
自動化可進一步細分為半自動化、單機自動化、綜合自動化和全盤自動化。當部分采用自動裝置、部分由人工操作的稱“半自動化”。在一台獨立設備上實現自動化的稱“單機自動化”。整個生產過程中從進料、加工、傳送、檢查以至完成產品，能自動按人們預定的程序和要求進行，而啟動、調整、停車以及排除故障等仍由人工操作的稱“綜合自動化”。如調整、停車與排除故障及其後的重新啟動等操作也能自動實現的，則稱“全盤自動化”。
（3）中國大百科全書出版社出版的《中國大百科全書》（第2版）的自動化定義是：機器或裝置在無人幹預的情況下按預定的程序或指令自動進行操作或控製的過程。它是工業、農業、國防和科學技術現代化的重要條件和顯著標誌。
（4）從上述三種權威詞典給出的定義，我們可以將自動化的概念歸納為：
1）指設備、過程或係統的自動運行或自動控製。
2）用於實現自動運行或自動控製的技術或設備。
3）被自動控製或自動操作的狀態。
實質上，自動化包含了兩層基本含義：一是所謂“自動”，即沒有人或很少有人直接參與；二是雖然沒有人或不需要人，但肯定應按人的要求去做。所以，我們把自動化進一步概括為：設備、過程或係統在沒有人或較少人的參與下，按照人的要求，通過自動運行或自動控製，完成其承擔的任務。
自動化所涉及的產業領域非常廣泛，包括第一產業農業自動化，第二產業工業自動化，第三產業服務自動化，以及國防軍事自動化。
2.1.2自動控製係統的含義
自動控製係統（Automatic control systems），簡稱自控係統，是指在無人直接參與下，可使生產過程或其他過程按期望規律或預定程序進行的控製係統。自動化的實現以及自動化技術的應用都是以自動控製係統作為主要手段的。自動控製係統由哪些部分組成呢？每一部分又起到什麼作用呢？下麵通過一個具體的控製實例來了解一下。
2.2自動控製係統的組成
首先我們來了解一下要控製的對象，也稱為受控對象或被控對象——水位，它有一個人們期望的水位值（稱為參考值）和一個由測量元件浮子測出的實際的水位值。當浮子測出當前水位值的大小時，通過由連杆和電位器組成的比較器進行比較。當浮子低時，電位器上得到正電壓，經放大後使電動機向進水閥門開大的方向旋轉；反之，當浮子高時，電位器上得到負電壓，電動機向閥門關小的方向旋轉；若水位正好，則電位器上電壓為零，電動機不轉，閥門不動。
2.2.1控製係統專有名詞
1）控製裝置：外加的設備或裝置，亦叫控製器。
2）受控對象：被控製的機器或物體。
3）被控量：表征被控對象工作狀態的物理參量，也叫輸出量。
4）給定量：要求被控量所應保持的數值，也叫輸入量或參考輸入。
5）幹擾量：係統不希望的外作用，也叫擾動輸入。
6）反饋量：由係統輸出端取出並反向送回係統輸入端的信號。反饋有主反饋和局部反饋之分。
7）偏差量：給定量與主反饋信號之差。
2.2.2控製係統中的組成元件
1）給定元件：其職能是給出與期望的被控量相對應的係統輸入量。一般為電位器。
2）比較元件：其職能是把測量到的被控量實際值，與給定元件給出的輸入量進行比較，求出它們之間的偏差。常用的有差動放大器、機械差動裝置、電橋電路、計算機等。
3）測量元件：其職能是檢測被控製量的物理量，如測速機、熱電偶、自整角機、電位器、旋轉變壓器、浮子等。
4）放大元件：其職能是將比較元件給出的偏差信號進行放大，用來推動執行元件去控製受控對象，如晶體管、集成電路、晶閘管等組成的電壓、功率放大器。
5）執行元件：其職能是直接推動受控對象，使其被控量發生變化，如閥門、電動機、液壓馬達等。
自動控製係統的核心由控製器、被控對象、執行機構和變送器四個環節組成。其中，控製器是控製係統的核心，相當於人體的大腦。
2.3多樣的自動控製係統
人們常說“一千個人眼中有一千個哈姆雷特”，可見對待同一個事物，從不同的角度分析，會有不同的結論。同樣對自動控製係統而言，根據劃分標準的不同，可以被分為許多種類。
2.3.1從信號傳送的特點分類
（1）按控製原理不同分類
根據控製原理的不同，可將自動控製係統分為開環控製係統和閉環控製係統
所謂的開環控製係統，是指係統輸出隻受輸入的控製，並不把輸出結果反饋給輸入。比如打籃球時投籃這個運動係統，投籃的力和方向是手輸入信號，籃球是被控對象，投中或者投不中是輸出。輸入信號隻在球投出去那一瞬間起作用，之後球的運動就不再受控製了，是否能夠投中對我們的輸入沒有影響。這種控製係統的控製精準度和抑製幹擾的特性都比較差。
在開環控製係統中，按時間順序進行邏輯控製的稱為順序控製係統，比如機械、化工、物料裝卸運輸等過程的控製以及機械手控製和自動生產流水線。
與開環相對應的閉環係統，是建立在反饋原理基礎之上的。它是通過反饋環節將係統的輸出信號傳遞回輸入端，把輸出量同參考輸入量（期望值）相比較得到的誤差信號，作為控製器的輸入對係統進行控製，進而獲得較好的控製性能。閉環控製係統又稱為反饋控製係統。
水位自動控製係統及溫室溫度自動調節係統等，都是閉環控製係統。又如我們在調節電視機聲音的閉環控製係統中，有一個期望的聲音大小，依個人感覺會不同。當我們打開電視的時候，電視有一定音量的聲音傳出，這個聲音通過耳朵反饋給我們的大腦，通過和期望的聲音大小比較，得出當前的聲音是大還是小，或是剛剛好，然後利用遙控器執行調小或者調大聲音的動作，直到調到我們希望的音量。
（2）按係統的結構形式分類
按係統的不同結構形式，可將自動控製係統分為簡單控製係統和複雜控製係統。
簡單控製係統是指組成元件較少，結構比較簡單，而且輸入量和輸出量較少的係統；對應的複雜控製係統，顧名思義是指係統比較複雜，組成元件較多，結構複雜，係統的參數和變量比較多的係統，如經濟係統、生物係統、航空航天係統等。
（3）按給定信號的特點分類
自動控製係統按給定信號的特點，可分為恒值控製係統、隨動控製係統和程序控製係統。這種分類方法和上麵兩種分類方法相比更普遍。
1）恒值控製係統：在給定值不變，要求係統輸出量以一定的精度接近給定希望值的係統，叫恒值控製係統。比如生產過程中的溫度、壓力、流量、液位高度、電動機轉速等自動控製係統，均屬於恒值係統。
這類係統的特點是：設定值是固定不變的。
作用：克服擾動的影響，使被控變量保持在工藝要求的數值上。
2）隨動控製係統：給定值按未知時間函數變化，要求輸出跟隨給定值變化的係統，叫隨動控製係統。例如跟隨衛星的雷達天線係統，攔截導彈的防禦係統等。
這類係統的特點是：設定值為一個未知的變化量；這個設定值也就是前麵所說的參考輸入，隻是這個輸入是由所跟隨的目標給出的。比如導彈要攔截目標的運動軌跡，它具有很大的隨意性，隨著時間是隨機變化的，不是固定的曲線。
作用：以一定的精度跟隨設定值的變化而變化。