自动控制原理：二阶系统与闭环传递函数

"该资源是一份关于自动控制原理的PPT，主要讲解了系统闭环传递函数近似为二阶系统的情况以及二阶系统在单位阶跃信号作用下的性能指标。内容涉及自动控制的一般概念、任务、基本方式，以及系统的性能要求。" 在自动控制领域，系统闭环传递函数是描述系统动态特性的重要工具。当一个系统可以近似为二阶系统时，这意味着它的响应主要由两个主导极点决定，这样的系统通常具有快速的响应时间和良好的稳定性。二阶系统的性能指标主要包括超调量、调整时间、上升时间和阻尼比等，这些指标用来评估系统对输入信号的响应能力以及抑制干扰的能力。 二阶系统在单位阶跃信号作用下的性能分析是理解系统动态行为的关键。单位阶跃响应是系统对一个阶跃输入的输出反应，它可以揭示系统的瞬态和稳态特性。超调量是指在系统响应中，峰值超过稳态值的部分与稳态值的比例。调整时间是指系统输出达到并稳定在设定值90%至100%范围内的最长时间。上升时间是从阶跃输入开始到系统输出首次达到稳态值一定比例（通常是80%或90%）所需的时间。阻尼比是衡量系统振荡程度的参数，理想情况下，一个有合适阻尼的二阶系统应能快速响应且无过度振荡。 自动控制的任务在于通过控制装置自动调节被控对象的物理参数，使其保持在设定值或期望值附近。以水位自动控制系统为例，控制任务是维持水箱水位恒定，控制器、气动阀门和浮子等组成控制装置，水箱和供水系统是被控对象，水位高度是被控量，而控制器刻度盘设定的水位是给定值。测量装置（浮子）和比较装置（控制器刻度盘）用于实时监控和比较水位。 自动控制分为开环控制和闭环控制。开环控制不考虑反馈，其控制信号仅基于给定值或干扰量，例如按给定值操纵的开环控制系统，如炉温控制系统，通过设定温度控制电阻丝加热。而闭环控制则基于偏差调节，系统的输出会反馈到输入端，形成一个闭合的回路，以确保系统能够根据实际输出调整控制信号，从而达到更好的控制效果。 总结来说，这份PPT详细阐述了自动控制的基本概念、任务和控制方式，特别是二阶系统在控制理论中的重要地位及其性能指标。对于理解和设计自动控制系统，尤其是那些近似为二阶系统的控制系统，这些内容至关重要。