自动控制原理

自动控制原理第二版只有1-4章1-1 工作原理 当水位达到规定值时，浮子使电位器活动端处于零电位，放大器输出电压和电机电枢电压是零，电机停转，进水阀门开度不变。水位高于规定值时，浮子使电位器活动端电位为正，放大器输出电压和电机电枢电压是正，电机正转，阀门开度减小，进水量减小，水位下降。而水位低于规定值时，浮子使电位器活动端电位为负，电机反转，阀门开度变大，水位上升。 参考输入是电位器中的零电位，扰动量包括出水量和进水管压力的变化等，被控变量是水位，控制器是放大器，控制对象是水箱 《自动控制原理》第二版的内容涉及了自动控制系统的多个核心概念。自动控制系统是通过一系列的元件和机制，使系统能够自动调整其行为以保持或恢复某种期望的状态。在这个例子中，控制的对象是一个水箱，其目标是维持水位在特定范围内。 1-1 章介绍了基于浮子和电位器的水位控制系统。当水位达到设定值时，浮子会改变电位器的电位，使得放大器输出的电压为零，进而控制电机停止旋转，阀门开度保持不变。如果水位过高，浮子会使电机正转，减小阀门开度，降低水位；反之，如果水位过低，电机则反转，增大阀门开度，提升水位。参考输入是电位器的零电位，扰动量包括出水量和进水管压力变化，被控变量是水位，控制器是放大器。 1-2 章中讨论了一个类似但应用于不同场景的控制系统，例如调整发射架的角度。当发射架角度与期望角度不一致时，通过偏差电压驱动电机转动，直至角度偏差消除，形成一个伺服系统。参考输入是期望角度，被控变量是发射架的角度，控制变量是电机的电压。 自动控制系统可以根据其特性分为不同类型，如线性定常系统、线性时变系统、非线性系统等。第1-5题中列举了各种系统类型的应用实例。 在后续章节中，2-1至2-17题主要涉及到机械系统、电路系统和热力学系统的微分方程建立以及动态性能分析。例如，通过能量守恒定律分析热传导系统，利用微分方程描述系统的动态行为，计算传递函数，研究系统的稳定性等。 3-1至3-32题集中于系统的动态响应和稳定性分析。通过对单位阶跃响应和单位冲激响应的研究，可以确定系统的阶跃响应、稳态分量和瞬态响应，从而判断系统的稳定性。此外，还涉及到特征根的计算，劳思判据的应用，以及系统性能指标如位置误差、稳态误差等的分析。 这些内容构成了自动控制理论的基础，涵盖了从基本工作原理到复杂系统分析的关键知识点。通过学习这些内容，学生可以理解和设计各种自动控制系统，确保系统在面对扰动时能够有效地自我调节，维持预定的性能标准。