王孝武与方敏的自动控制系统原理详解

自动控制系统原理框图是理解自动控制理论的核心工具，它描绘了控制器如何与被控对象相互作用以实现预定控制目标的过程。这个框架主要包括以下几个关键概念： 1. 术语解析： - 前向通道：这是从输入信号（给定值或期望的被控量）到输出信号（实际被控量）的路径，代表了直接的控制作用。 - 反馈通道：从输出端返回到比较元件的路径，用于检测输出与期望值的差异，是实现控制的主要反馈机制。 - 输入信号：系统接收到的设定值或指令，决定系统的控制方向。 - 输出信号：被控对象的实际响应，受控制信号影响。 - 扰动信号：系统外部不可预见的影响因素，可能导致输出偏离设定值。 - 负反馈：通过检测输出偏差并产生相反的信号来减小误差，保持系统稳定。 - 正反馈：与负反馈相反，放大偏差，可能导致系统失去稳定性。 - 反馈信号：比较元件产生的信号，反映输出与期望的差距。 - 误差信号：反馈信号与给定信号的差值，指示系统需要纠正的方向。 - 控制信号：根据误差信号调整的指令，驱动执行元件。 2. 系统组成： - 测量元件：负责检测物理量，如温度、压力等。 - 给定元件：提供期望的被控量设定值。 - 比较元件：进行比较和运算，生成误差信号。 - 放大元件：放大误差信号以驱动执行元件。 - 执行元件：直接影响被控对象，改变其工作状态。 - 校正元件：用于补偿系统性能的元件，通过调整提高控制精度。 3. 控制方式： - 开环控制：没有反馈环节，仅依赖输入信号，适用于扰动较小的情况。 - 闭环控制：存在反馈，能实时修正误差，通常更稳定和精确。 - 复合控制：结合了开环和闭环的特性，增加灵活性和鲁棒性。 4. 实例分析： - 蒸汽机速度控制：早期自动控制的典型例子，J.Watt的离心式调速器实现了对蒸汽机转速的自动调节。 合肥工业大学电气与自动化工程学院的自动化系教师平兆武讲解的课程，参考了多本经典的自动控制理论教材，如《自动控制理论》（王孝武、方敏、葛锁良编）和胡寿松主编的版本，以及《现代控制工程》和《自动控制原理》等。这些资源深入探讨了自动控制的原理、设计方法以及应用实践，帮助学生掌握自动控制系统的基本原理框图和控制策略。 总结来说，学习自动控制系统原理框图，关键在于理解各组成部分的功能、控制方式的选择以及如何运用这些理论解决实际问题。通过不断学习和实践，可以提升对自动控制系统的理解和操控能力。