1、机械控制工程基础,总复习,本课程的特点,课程内容,第一部分 绪论第二部分 控制系统的数学模型第三部分 拉氏变换及反变换第四部分 控制系统的传递函数 第五部分 控制系统的时间响应第六部分 系统稳态误差及稳定性第七部分 频率特性,第一部分章 绪论,基本概念闭环控制原理分析绘制控制原理图,开闭环定义,开环系统指输出端与输入端之间无反馈通道闭环系统指有反馈通道把输出端与输入端联系起来的系统,开环,闭环,开环闭环系统的原理方框图,反馈系统,+,正反馈,-,负反馈,常用术语的图解,输出量,输入量,偏差量,反馈量,干扰量,可控硅调节系统,偏差电压U=Ui - Us,电机,测速电机,伺服电机,电位器,可控硅,
2、偏差电压U=Ui - Us,可控硅调节系统的工作原理,转速n,n UsUUG Uk a n,控制系统的基本要求,稳定性,响应速度,精确度,下图为仓库大门自动控制系统原理示意图。试求输入、输出，且说明系统自动控制大门开闭的工作原理，并画出系统方框图。,习题,输入量：开闭门位置；输出量：大门的实际位置工作原理：当合上开门位置时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差，偏差经放大器放大后，驱动司服电机，带动绞盘旋转，提起大门。此时，和大门连在一起的电刷也向上运动。当桥式测量电路达到平衡时，偏差电压为零。反之亦然。,工作原理图,重点复习1.负反馈，闭环系统，自动控制2. 分析闭环控制的工程原理
3、3. 绘制闭环控制系统的原理方框图,END,第二部分 控制系统的数学模型,微分方程式传递函数频率特性,基础知识,描述系统动态的数学模型,微分方程传递函数方框图频率特性,惯性力,惯性力,惯性力矩,惯性力矩,电工学知识,电压=,电感,电阻,电容,电流,控制系统,建立数学模型的步骤,确定输出量和输入量列出与输入量有关的参数列出与输出量有关的参数列出存在的方程式消除中间变量输出量的方程式=输入量的方程式,例 求图示电子网络的微分方程,i,求动态方程式,iC,求节点A的电流动态方程式,求节点A的电流动态方程式,例 求电子网络节点1的电流动态方程式,例 求电子网络节点1的电流动态方程式,重点复习1. 分析
4、闭环控制原理2. 绘出控制原理方框图,END,第三部分 拉氏变换,1. 查表2. 定义3. 九个常用定理,拉氏变换的定义,象函数,原函数,复数,线性定理,二. 延时定理,时域中延时,复域中衰减,三. 衰减定理,时域中衰减,复域中偏移,若,则：,相似定理,a 为实数,若,则：,四. 相似定理,五. 微分定理,若t=0时，f(t)各阶导数的初始值为0时，则,六. 积分定理,若t=0时，f(t)各阶积分的初始值为0时，则,七. 终值定理,八. 初值定理,拉氏反变换,求拉氏反变换的方法,（一）查表法,（二）拉氏反变换公式,（三）部分分式展开法,求拉氏反变换的方法,（一）查表法（表3-1）,求拉氏反变换
5、的方法,（二）拉氏反变换公式,求拉氏反变换的方法,（三）部分分式展开法,求拉氏反变换的两个概念,1. 函数的零点,2. 函数的极点,拉氏反变换公式的两个概念,1. 函数的零点,拉氏反变换公式的两个概念,2. 函数的极点,求拉氏反变换的方法,（二）拉氏反变换公式,求拉氏反变换的方法,（二）拉氏分变换公式,求拉氏反变换的方法,（二）拉氏分变换公式,求拉氏反变换的方法,（二）拉氏分变换公式,求拉氏反变换的方法,（二）拉氏分变换公式,求拉氏反变换的方法,（二）拉氏分变换公式,求拉氏反变换的方法,（三）部分分式展开法,求拉氏反变换的方法,（三）部分分式展开法,关键问题： 求待定系数Ki和KiP,求拉氏反
6、变换的方法,求待定系数Ki和KiP的方法,（1）比较法,（2）留数法,求拉氏反变换的方法,（三）部分分式展开法,作业,1. 求sin(wt+f)的拉氏变换 w，f为实数2. 求e-atsinKt的拉氏变换 a，K为实数3. 求t2+2t+2的拉氏变换,2,2,重点复习1. 求拉氏变换2. 求拉氏反变换,第四部分 传递函数,求传递函数求其框图,传递函数,定义公式框图性质,y(t),传递函数的公式,传递函数的框图,三. 积分环节(I调节器),三. 积分环节(I调节器),五.二阶环节和振荡环节,三. 积分环节(I调节器),习题,习题,传递函数框图,习题,习题4-6,第五部分 控制系统的时间响应,时间
7、响应和典型输入信号一阶系统的时间响应二阶系统的时间响应时间响应的性能指标,5-2 时间响应和典型信号输入,二阶系统的单位阶跃时间响应,x=0,x=0.2,x=0.4,x=0.6,x=2,x=4,x=0.8,x=1,x=0.40.8,二阶系统的单位阶跃时间响应,时间响应的性能指标,（精）,（快）,（稳）,二阶系统的单位阶跃时间响应,5-2 时间响应和典型信号输入,5-2 时间响应和典型信号输入,性能指标定义,上升时间,峰值时间,调整时间,最大超调量,稳态误差e,振荡次数N,重点复习1. 三个典型输入信号2. 二阶系统的传递函数标准形式3. 四个性能指标计算,第六章 系统稳态误差及稳定性分析,第六
8、部分系统稳态误差分析和计算控制系统稳定性判据,重点复习1. 开环传递函数、系统型号等2. 二阶系统的时间响应2. 系统的稳定性3. 稳定性的劳斯判据4. 稳定性的胡氏判据,第六部分 稳态误差与稳定性,5-2 时间响应和典型信号输入,5-2 时间响应和典型信号输入,5-2 时间响应和典型信号输入,5-2 时间响应和典型信号输入,5-2 时间响应和典型信号输入,5-2 时间响应和典型信号输入,5-2 时间响应和典型信号输入,5-2 时间响应和典型信号输入,5-2 时间响应和典型信号输入,5-2 时间响应和典型信号输入,5-2 时间响应和典型信号输入,5-2 时间响应和典型信号输入,5-2 时间响应
9、和典型信号输入,5-2 时间响应和典型信号输入,二系统稳定性判据,判定系统稳定性的方法系统稳定性的判据,（一） 判定系统稳定性的方法,直接求出特征根si确定si在s复平面上的分布,S平面上稳定区和不稳定区,5-2 时间响应和典型信号输入,5-2 时间响应和典型信号输入,5-2 时间响应和典型信号输入,每项0,5-2 时间响应和典型信号输入,5-2 时间响应和典型信号输入,5-2 时间响应和典型信号输入,5-2 时间响应和典型信号输入,重点复习1. 开环传递函数、系统型号等2. 二阶系统的时间响应2. 系统的稳定性3. 稳定性的劳斯判据4. 稳定性的胡氏判据,G(S),t,A,B,第七部分系统的频率特性,幅频特性,相频特性,Im,Re,O,165,例题：惯性环节的波德图（Bode图）,频率特性为,对数幅频特性,(4-24a),称为转折频率或交接频率或转角频率,图 惯性环节的Bode图,重点复习1. 频率特性2. 幅频特性和对数幅频特性3. 相频特性4. 奈氏图和波德图5. P73 -75：例4-3 绘制图4-17所示的开环波德图,
