自动控制原理：开环传递函数与根轨迹分析

"该资源是一份关于自动控制原理的PPT，主要讲解了自动控制的一般概念、基本方式以及对控制系统性能的要求。其中，重点讨论了开环传递函数，并给出了一例关于根轨迹分析的问题。" 在自动控制领域，系统的开环传递函数是描述信号从输入到输出传递过程中不考虑反馈效应的数学模型。在这个特定的例子中，虽然具体的开环传递函数没有给出，但提到需要绘制当开环增益K变化时，时间常数T变化的根轨迹。根轨迹是系统闭环特征根在复平面上的轨迹，它与系统的稳定性及动态响应密切相关。 自动控制的任务是确保被控对象的被控量，如本例中的水位，能够等于给定值或期望值。在水位自动控制系统中，控制器通过调整气动阀门的开度来控制流入水箱的水量，以保持水位恒定。被控对象是水箱和供水系统，被控量是水位高度，给定值是控制器设定的水位高度，测量装置是浮子，比较装置是控制器刻度盘，干扰可能是水流的进出变化。 自动控制的基本方式包括开环控制和闭环控制。开环控制中，系统只根据给定值进行操作，不考虑实际输出与期望值的偏差。例如，炉温控制系统，通过定时开关控制电阻丝加热，按照预设时间开启和关闭，以达到期望的炉温。开环控制简单，但对干扰不敏感，稳定性较差。 闭环控制，又称为按偏差调节的控制，包括了反馈机制，系统会持续比较实际输出和期望值（给定值），并基于两者之间的偏差进行调整。这种方式对干扰有较强的抑制能力，能提供更好的性能和稳定性。 根轨迹分析是系统设计和分析的重要工具，它可以帮助我们理解随着系统参数（如开环增益K和时间常数T）的变化，系统动态特性和稳定性如何变化。在例4-10中，通过绘制根轨迹，可以观察到K和T的不同组合如何影响闭环系统的稳定性和响应速度。 这份PPT旨在阐述自动控制的基本原理，强调了开环传递函数在分析系统动态性能中的作用，并通过实例加深对开环和闭环控制的理解。此外，还介绍了根轨迹分析作为设计和优化控制系统的手段，对于系统性能的评估至关重要。