Lý thuyết điều chỉnh tự động nhằm giải quyết 2 nhiệm vụ chắnh:
a. Phân tắch hệ thống
Nhiệm vụ này nhằm xác định đặc tắnh của tắn hiệu ra của hệ thống, sau đó đem so sánh với những chỉ tiêu yêu cầu để đánh giá chất lượng, điều khiển của hệ thống đó.
Muốn phân tắch hệ thống điều khiển tự động người ta dùng phương pháp trực tiếp hoặc gián tiếp để giải quyết 2 vấn đề cơ bản: vấn đề về tắnh ổn định của hệ thống và vấn đề chất lượng của quá trình điều khiển: quá trình xác lập trạng thái tĩnh và trạng thái động (quá trình quá độ).
Để giải quyết những vấn đề trên người ta thường dùng phương pháp mô hình toán học, tức là các phần tử của hệ thống điều khiển đều được đặc trưng bằng một mô hình toán và tổng hợp mô hình toán của các phần tử sẽ cho mô hình toán của toàn bộ hệ thống.
Xác định đặc tắnh ổn định của hệ thống thông qua mô hình toán của hệ thống với việc sử dụng lý thuyết ổn định trong toán học. Các bước để giải quyết bài toán ổn định là:
Lập mô hình toán của từng phần tử trong hệ thống (phương trình vi phân hoặc hàm truyền đạt).
Tìm phương pháp liên kết các mô hình toán lại với nhau thành mô hình toán của cả hệ thống.
Xét ổn định của hệ thống dựa vào lý thuyết ổn định.
Tuy nhiên việc lập mô hình toán của các phần và của hệ thống trong thực tế rất khó khăn, nên ta dùng phương pháp xét ổn định theo đặc tắnh thực nghiệm (đặc tắnh tần số hoặc đặc tắnh thời gian).
Giải quyết nhiệm vụ phân tắch chất lượng quá trình điều khiển cũng có 2 phương pháp: trực tiếp hoặc gián tiếp, thông qua mô hình toán hoặc đặc tắnh động học thực nghiệm. Giải quyết vấn đề này thường là giải hệ phương trình vi phân, vi tắch phân v.v... Ngoài ra trong lý thuyết điều khiển tự động, khi phân tắch quá trình quá độ người ta còn dùng máy tắnh tương tự và máy tắnh số.
b. Tổng hợp hệ thống
Tổng hợp hệ thống là vấn đề xác định thông số và cấu trúc của thiết bị điều khiển. Giải bài toán này thực tế là thiết kế hệ thống điều chỉnh tự động. Trong quá trình tổng hợp thường kèm theo bài toán phân tắch. Đối với các hệ thống điều khiển tối ưu và tự thắch nghi, nhiệm vụ tổng hợp thiết bị điều khiển giữ vai trò rất quan trọng. Trong các hệ thống đó, muốn tổng hợp được hệ thống, ta phải xác định algorit điều khiển, tức là phải xác định luật điều khiển U(t). Hệ thống điều khiển có yêu cầu
chất lượng cao thì việc tổng hợp càng trở nên phức tạp. Trong nhiều trường hợp ta cần đơn giản hóa một số yêu cầu và tìm phương pháp tổng hợp thắch hợp để thực hiện.
Để thiết kế một hệ thống điều chỉnh tự động, ta cần tiến hành các bước sau đây: Xuất phát từ mục tiêu điều khiển, yêu cầu về chất lượng điều khiển và đặc
điểm đối tượng được điều khiển ta xác định mô hình đối tượng điều khiển. Từ mô hình, mục tiêu điều khiển, yêu cầu về chất lượng điều khiển, các nguyên
lý điều khiển chung đã biết, khả năng các thiết bị điều khiển có thể sử dụng được hoặc chế tạo được, ta chọn một nguyên tắc điều khiển cụ thể. Từ đó lựa chọn các thiết bị cụ thể để thực hiện nguyên tắc điều khiển đã đề ra.
Trên cơ sở nguyên lý điều khiển và thiết bị được chọn, kiểm tra về lý thuyết hiệu quả điều khiển trên các mặt: khả năng đáp ứng mục tiêu, chất lượng, giá thành, điều kiện sử dụng, hậu quả v.v .. Từ đó hiệu chỉnh phương án chọn thiết bị, chọn nguyên tắc điều khiển hoặc hoàn thiện lại mô hình.
Nếu phương án đã chọn đạt yêu cầu, ta chuyển sang bước chế tạo, lắp ráp thiết bị từng phần. Sau đó tiến hành kiểm tra, thắ nghiệm thiết bị từng phần và hiệu chỉnh các sai sót.
Chế tạo, lắp ráp thiết bị toàn bộ. Sau đó kiểm tra, thắ nghiệm thiết bị toàn bộ. Hiệu chỉnh và nghiệm thu toàn bộ hệ thống điều khiển.