机械控制工程基础复习

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。

2、控制工程基础 总复习,第二章 控制系统的数学模型2-2. 拉氏变换和反变换复数的概念和运算一 复数的概念定义虚数则,二 复数的表示方法直角坐标表示法：向量表示:模： 辐角： （逆时针为正）三角表示 指数表示：,复数运算法则 1 复数的加减法,2 复数的乘法a 复数的直角坐标表示法b 复数的指数表示法,2 复数的除法a 复数的直角坐标表示法,b 复数的指数表示法,二拉氏变换概念拉氏变换定义 ：拉氏变换存在的条件当 ta 半平面内 f(t) 的拉氏变换一定存在，且复变函数 F(s) 为解析函 数。,三拉氏变换性质线性定理：延迟定理：位移定理：,微分定理。

3、第 1 页 共 11 页简答题1.闭环控制系统的工作原理如果系统的输出端和输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程产生直接影响，这种系统系统称为闭环控制系统。这里，闭环的作用就是应用反馈来减少偏差。因此，反馈控制系统必是闭环控制系统。闭环控制系统一般包括给定元件、反馈元件、比较元件、放大元件、执行元件及校正元件等。给定元件：主要用于产生给定信号或输入信号反馈元件：它检测被控制量或输出量，产生主反馈信号比较元件：用来接收输入信号和反馈信号并进行比较，产生反映两者差值的偏差信号放大元件：对偏差信号进行放大的元。

4、试 验 一 数 学 模 型 的 Ma tla b描 述一 、 实 验 目 的 掌 握 Malab 中 数 学 模 型 的 三 种 表 现 形 式 掌 握 三 种 模 型 之 间 的 转 换 方 法 掌 握 复 杂 传 递 函 数 的 求 取 方 法 了 解 复 杂 系 统 表 现 形 式 及 建 模 方 法二 、 实 验 要 求 在 Matlab 中 实 现 三 种 数 学 模 型 的 描 述 实 现 三 种 数 学 模 型 之 间 的 转 换 写 出 试 验 报 告三 、 实 验 内 容Matlab 中 数 学 模 型 主 要 有 三 种 形 式 ： 传 递 函 数 分子 /分 母 多 项 式 、 传 递 函 数 零 极 点 增 益 模 型 和 状 态 空间 模 型 。 。

5、西安交通大学现代远程教育考试卷课 程：机械控制工程基础专业班号 考试日期 年 月 日姓 名 学号 期中 期末一、问答题 （每小题 7 分，共 28 分）1、用拉氏变换解常微分方程的方法步骤？2、对于控制系统的基本要求是什么？并简要分析其含义。3、简述时间响应的含义，并分析二阶系统的阻尼比 取不同值时系统响应的特点？4、闭环主导极点的含义及用途？二、分析题（第一小题 15 分，第二小题 10 分，共 25 分）1、许多机器，像车床、铣床和磨床，都配有跟随器，用来复现模板的外形。下图就是这样一种跟随系统的原理图。在此系统中，刀具能在。

6、例1,解：1）单位阶跃输入时,从而：,2）单位脉冲输入时，由于,因此：,例题2,n=31.6rad/s，=0.545,解：系统闭环传递函数为：,例题3,已知单位反馈系统的开环传递函数为：G(s)=1/s(s+1) 求其在单位阶跃输入、单位速度输入、单位加速度输入下的稳态误差。,系统稳态偏差为：,稳态误差：,对于单位反馈系统：,注意：,将开环传递函数表示成若干典型环节的串联形式：,求系统的频率特性：,补充必要的特征点(如与坐标轴的交点)，根据A()、() 的变化趋势，画出Nyquist 图的大致形状。,解：,0： A(0),： A()0,(0)90,()270,Nyquist图与实轴相交时：,又：,。

7、重要知识点复习控制工程基础,绪论,自动控制的发展简史瓦特奈奎斯特稳定判据经典控制理论根轨迹法等对自动控制的要求,自动控制的数学基础,建立数学模型（经典控制理论中数学模型）微分方程（差分方程）传递函数频率特性函数方块图信号流程图,1.实际物理系统的简化步骤忽略次要因素分布参量集中化非线性因素线性化时变参量定常化2.消去中间变量3.化成标准形式建立数学模型的基础： 机械运动： 牛顿定理、能量守恒定理 电 学： 欧姆定理、基尔霍夫定律 热 学： 传热定理、热平衡定律,机械运动系统的三要素,建立物理系统微分方程的步骤,增量方。

8、机械工程控制基础,5. 系统的稳定性 5.1 系统稳定的条件 5.2 稳定性的代数判据 5.3 稳定性的几何判据 5.4 系统的相对稳定性,1,2,5. 控制系统的稳定性分析,控制系统能在实际中应用的首要条件就是必须稳定。一个不能稳定的系统是不能工作的。判别系统稳定性的准则，也称为系统的稳定性判据。,劳斯（Routh）-胡尔维茨（Hurwitz）判据:是依据闭环系统特征方程式对系统的稳定性做出判别，它是一种代数判据。,奈奎斯特判据:是依据系统的开环奈奎斯特图与坐标上（-1，j0）点之间的位置关系对闭环系统的稳定性作出判别，这是一种几何判据。,波德判。

9、控制工程基础总复习4第一章 概论4第二章 控制系统的动态数学模型4第三章 时域瞬态响应分析4第四章 控制系统的频域特性4第五章 控制系统的稳定性分析4第六章 系统的误差分析和计算4第七章 控制系统的综合与校正在 没有人直接 参与的情况下，使生产过程和被控对象的某些物理量能准确地按照 预期规律 变化。一、自动控制系统的基本概念 （掌握）二、控制系统的组成 （掌握）1. 被控对象2. 测量元件和变送器3. 调节器 /控制器4. 执行器 第一章 概论三、控制系统的方块图 （掌握）四、控制系统的分类 （掌握）按有无反馈测量装置控制系统可分为。

10、一：填空题1. 什么叫反馈，反馈控制？将系统的输出全部或部分地返送回系统的输入端，并与输入信号共同作用于系统的过程，称为反馈或信息反馈。所谓的反馈控制就是利用反馈信号对系统进行控制。2. 经典控制系统需要做什么？本书需要是以经典控制理由来研究问题 1，即通过已知系统与输入求输出，来进行系统分析方面的问题研究。3. 控制系统的目标和要求是什么？目标：所谓控制系统，是指系统的输出能按照要求的参考输入或控制输入进行调节的系统。 反馈控制是实现自动控制最基本的方法。基本要求： 稳定性，准确性，快速性4. 在闭环反馈系统。

11、机械控制工程基础教案篇一：机械控制工程基础 教学大纲课程教学大纲机械控制工程基础一、课程性质和教学目的：1.课程授课对象XXXX 级机械设计制造及其自动化，课程主要阐述有关自动控制技术的基础理论。2.基础课、专业基础课或专业课本课程是机械设计制造及其自动化专业主干课程。3.在人才培养过程中的地位及作用使学生基本掌握自动控制系统性能分析及设计的方法和技巧，为进一步学习后续专业课程及今后的实际工作打下较坚实的基础。4.在思想、知识和能力等方面达到的教学目标掌握自动控制理论的基本概念，自动控制系统数学模型的建模方法。

12、控制工程基础,主讲人：王晓梅重庆科技学院 机械与动力工程学院,参考教材,1 杨叔子、杨克冲.机械工程控制基础（第五版）.武汉：华中科技大学出版社，2005年7月 2熊良才、杨克冲.机械工程控制基础学习辅导与题解.武汉：华中科技大学出版社，2002年4月 3朱骥北.机械控制工程基础 (第15版）.北京：机械工业出版社，2005年 4董景新、赵长德.控制工程基础(第3版）.北京：清华大学出版社，2009年6月 5刘叔军、樊京. MATLAB控制系统应用与实例.北京：清华大学出版社，2008年5月,授课方式与考核方式,授课方式以华中科技大学出版社出版、杨叔子编写。

13、控制工程基础 （第四章）,清华大学,第四章 控制系统的频率特性,4.1 机电系统频率特性的概念及其基本实验方法 4.2 极坐标图（Nyquist图） 4.3 对数坐标图（Bode图） 4.4 由频率特性曲线求系统传递函数 4.5 由单位脉冲响应求系统的频率特性* 4.6 对数幅相图（Nichols图） 4.7 控制系统的闭环频响 4.8 机械系统动刚度的概念,频域法是一种工程上广为采用的分析和综合系统间接方法。另外，除了电路与频率特性有着密切关系外，在机械工程中机械振动与频率特性也有着密切的关系。机械受到一定频率作用力时产生强迫振动，由于内反馈还会引起自激振。

14、控制工程基础 （第十章）,清华大学,10.1 计算机控制系统的组成 10.2 线性离散系统的数学模型和分析方法 10.3 离散状态空间模型 10.4 线性离散系统的稳定性分析 10.5 计算机控制系统的模拟化设计方法,计算机控制系统,利用计算机代替常规的模拟控制器，使它成为控制系统的一个组成部分，这种有计算机参加控制的系统简称为计算机控制系统。计算机控制系统是以自动控制理论与计算机技术为基础的，目前控制系统都在向基于计算机控制的方向发展。计算机控制系统的控制规律是由计算机来实现的，它可以实现常规控制方法难以实现的更为复杂的控制规。

15、控制工程基础 （第一章）,清华大学,控制工程基础,第一章 概论 第二章 控制系统的动态数学模型 第三章 时域瞬态响应分析 第四章 控制系统的频率特性 第五章 控制系统的稳定性分析 第六章 控制系统的误差分析和计算 第七章 控制系统的综合与校正 * 第八章 根轨迹法 * 第九章 控制系统的非线性问题 第十章 计算机控制系统 第十一章 MATLAB软件工具在控制系统分析和综合中的应用,第一章 概述,1.1 控制工程的发展 1.2 自动控制系统的基本概念 1.3 控制理论在机械制造工业中的应用 1.4 课程主要内容及学时安排,1.1 控制工程的发展 公元前1400110。

16、控制工程基础 （第一章）,清华大学,控制工程基础,第一章 概论 第二章 控制系统的动态数学模型 第三章 时域瞬态响应分析 第四章 控制系统的频率特性 第五章 控制系统的稳定性分析 第六章 控制系统的误差分析和计算 第七章 控制系统的综合与校正 * 第八章 根轨迹法 * 第九章 控制系统的非线性问题 第十章 计算机控制系统 第十一章 MATLAB软件工具在控制系统分析和综合中的应用,第一章 概述,1.1 控制工程的发展 1.2 自动控制系统的基本概念 1.3 控制理论在机械制造工业中的应用 1.4 课程主要内容及学时安排,1.1 控制工程的发展 公元前1400110。

17、机械工程控制基础,机械电子工程学院 张永弟,第四章重点,频率特性基本概念,代数表示法及其与传递函数、单位脉冲响应函数和微分方程之间的相互关系; 频率特性的求法； 频率特性的图示法原理,典型环节的图示法及其特点,一般系统频率特性的Bode图和Nyquist图的绘制; 频域中的性能指标。,第五章 系统稳定性,稳定是控制系统能够正常运行的首要条件。对系统进行各类品质指标的分析必须在系统稳定的前提下进行。 控制理论的基本任务(之一),第五章 系统稳定性,稳定的定义和条件,5.1系统稳定性的初步概念,一、稳定的概念和定义,一个系统能在实际中应。

18、绝密文档 机械控制工程基础控制论与系统论、信息论的发展紧密结合，使控制论的基本概念和方法被应用于各个具体科学领域其研究的对象从人和机器扩展到环境、生态、社会、军事、经济等许多方面，并将控制论向应用科学方面迅速发展。其分支科学主要有：工程控制论、生物控制论、社会控制论和经济控制论、大系统理论、人工智能等。闭环控制系统主要由给定环节、比较环节、运算放大环节、执行环节、被控对象、检测环节（反馈环节）组成开环控制反馈及其类型：内反馈、外反馈、正反馈、负反馈。1、从数学角度来看，拉氏变换方法是求解常系数线性。

19、机械工程控制基础,主讲人：王程远河南科技大学,自考课程系列,第一章 绪论,本章主要内容: I.I 机械工程控制基本含义 I.2 机械工程控制研究对象及任务 I.3 信息、信息传递、反馈及反馈控制概念 I.4 闭环控制系统工作原理 I.5 闭环控制系统组成 I.6 控制系统分类 1.7 控制系统的性能要求,1.1 研究对象研究以机械工程技术为对象的控制论问题。具体讲是研究该领域广义系统的动力学问题，即研究系统在一定的外界条件下，系统从某一初始状态出发，所经历的整个动态历程，也就是研究系统及其输入、输出三者之间动态关系。,1.2 控制论要解决的五大。

20、控制工程总复习,1.控制的概念及学习的主要内容,自动控制：就是应用自动化仪表或控制装置代替人，自动地对机器设备或生产过程进行控制，使之达到预期的状态或性能要求。主要内容：给定输入求输出；输出是否满足要求；对控制系统的了解,例：,篮球运动员投篮：人力对篮球的控制 收音机调台：调谐旋钮与电台频率的关系 收音机音量控制：旋转角度与音量的关系,控制关系,2.自动控制系统的基本构成,被控对象：要求实现自动控制的机器设备或生产过程 被控制量：（指被控制系统所要控制的物理量，一般指系统的输出量） 给定值：根据生产要求，被控。