王孝武、方敏讲解：自动控制原理中的单位阶跃函数与控制系统概述

自动控制原理是工程领域中的核心内容，本课程由合肥工业大学电气与自动化工程学院自动化系的平兆武教授讲解，主要依据《自动控制理论》(王孝武、方敏、葛锁良编)等教材进行教学。课程内容围绕经典输入信号展开，如单位阶跃函数和单位斜坡函数，它们是分析和设计控制系统时常使用的模型。 单位阶跃函数是一种理想化的输入信号，当输入信号突然从零变为常数时，其输出响应会在瞬间跃升到新的恒定值，这对于研究系统动态响应、稳定性以及调节作用具有重要意义。通过理解和应用阶跃函数，学生能更好地理解控制系统的动态响应特性，包括超调、上升时间和稳态误差等关键指标。 另一方面，教材还涉及了自动控制系统的基本构成，包括测量元件、给定元件、比较元件、放大元件、执行元件和校正元件。这些元件构成了控制系统的核心组件，它们协同工作以实现被控对象按照预定规律运行。例如，测量元件负责获取被控量，给定元件提供目标值，比较元件则计算出偏差，放大元件放大偏差信号驱动执行元件改变被控量，校正元件则用于优化系统的性能。 控制方式是教学的重要组成部分，区分了三种基本结构：开环控制、闭环控制和复合控制。开环控制没有反馈环节，仅依赖输入信号决定输出；闭环控制则包含反馈环节，能够根据输出与期望值的差异进行自我调整；复合控制则是这两种控制方式的结合，既利用反馈纠正误差，又保留了部分开环特性。 此外，课程还会介绍术语如前向通道、反馈通道、输入信号、输出信号、扰动信号、负反馈和正反馈等，这些都是理解控制系统工作原理和分析系统性能的基础概念。通过学习这些内容，学生能够掌握自动控制理论的基本原理，为进一步深入研究和实践自动控制系统打下坚实基础。