機(jī)械工程控制基礎(chǔ)復(fù)習(xí)資料

1、機(jī)械工程控制基礎(chǔ)1. 輸入量：給定量稱為輸入量。2. 輸出量 :被控量稱為輸出量。3. 反饋:就是指將輸出量全部或部分返回到輸入端，并與輸入量比較。4. 偏差:比較的結(jié)果稱為偏差。5. 十?dāng)_：偶然的無法加入人為控制的信號。它也是一種輸入信號，通常對系統(tǒng)的輸出產(chǎn)生不利影響。6. 系統(tǒng)：相互作用的各部分組成的具有一定功能的整體。7. 系統(tǒng)分類：按反饋情況：開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)；按輸出量的變化規(guī)律：自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、隨動(dòng)系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)；按信號類型：連續(xù)控制系統(tǒng)和離散控制系統(tǒng)；按系統(tǒng)的性質(zhì)：線性控制系統(tǒng)和非線性控制系統(tǒng)；按參數(shù)的變化情況：定常系統(tǒng)和時(shí)變系統(tǒng)；按被控量：位移控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和

2、速度控制系統(tǒng)。8. 機(jī)械工程控制論的研究對象：它研究的是機(jī)械工程廣義系統(tǒng)在一定的外界條件( 即輸入或激勵(lì)、十?dāng)_ )作用下，從系統(tǒng)的一定的初始狀態(tài)出發(fā)，所經(jīng)歷的由其內(nèi)部的固有特性(即由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與參數(shù)所決定的特性) 所決定的整個(gè)動(dòng)態(tài)歷程；研究這一系統(tǒng)及其輸入、輸出三者之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系一一廣義系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)問題。9. 會(huì)分析簡單系統(tǒng)的工作原理。10. 拉普拉斯變換：若一個(gè)時(shí)間函數(shù)？ (t)，稱為原函數(shù)，經(jīng)過下式計(jì)算轉(zhuǎn)換為象函數(shù)f(s):記為稱 f(s)為? (t)的 laplace 變換其中算子 s= b + j 3 為復(fù)數(shù)。11. 常用的拉氏變換表12. 拉氏變換的主要定理 ( 特別是線性定理、微分

3、定理) (1) 比例定理 ( 很重要，系統(tǒng)微分方程進(jìn)行拉氏變換常用) 輸出量不失真、無慣性、快速地跟隨輸入量，兩者成比例關(guān)系。13. 線性系統(tǒng)：系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型都是線性關(guān)系。14. 線性定常系統(tǒng)：用線性常微分方程描述的系統(tǒng)。15. 疊加原理：系統(tǒng)在幾個(gè)外加作用下所產(chǎn)生的響應(yīng)，等于各個(gè)外加作用單獨(dú)作用的響應(yīng)之和。疊加原理有兩重含義：均勻性( 齊次性)和可疊加性。疊加原理有兩重含義：均勻性( 齊次性 )和可疊加性。這個(gè)原理是說，多個(gè)輸入同時(shí)作用于線性系統(tǒng)的總響應(yīng)，等于各個(gè)輸入單獨(dú)作用時(shí)分別產(chǎn)生的響應(yīng)之和，且輸入增大若十倍時(shí)，其輸出亦增大同樣的倍數(shù)。系統(tǒng)對輸入信號的微分和積分的響應(yīng)等于系統(tǒng)對輸入信號的

4、響應(yīng)的微分和積分。16. 線性時(shí)變系統(tǒng)：描述系統(tǒng)的線性微分方程的系數(shù)為時(shí)間的函數(shù)。17. 傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)是經(jīng)典控制論中對線性系統(tǒng)進(jìn)行分析、研究與綜合的重要數(shù)學(xué)模型形式。18. 數(shù)學(xué)模型：描述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式，稱為系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，它揭示了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其參數(shù)與系統(tǒng)性能之間的內(nèi)在關(guān)系。19. 傳遞函數(shù)的定義：線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，是初始條件為零時(shí)，系統(tǒng)輸出的拉氏變換比輸入的拉氏變換。20. 典型環(huán)節(jié)的基本性質(zhì)及主要參數(shù)( 特別是時(shí)間常數(shù)、無阻尼固有頻率、阻尼比) 的含義：(1) 比例環(huán)節(jié)：輸出量不失真、無慣性、快速地跟隨輸入量，兩者成比例關(guān)系。k 一比例系數(shù)，等于輸出量與輸入量之比。(2

5、) 微分環(huán)節(jié)：在物理系統(tǒng)中微分環(huán)節(jié)不獨(dú)立存在，而是和其它環(huán)節(jié)一起出現(xiàn)。- 微分環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)在物理系統(tǒng)中微分環(huán)節(jié)不獨(dú)立存在，而是和其它環(huán)節(jié)一起出現(xiàn)。(3) 積分環(huán)節(jié)：輸出量正比于輸入量對時(shí)間的積分。t 一積分環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)。(4) 振蕩環(huán)節(jié)：含有兩個(gè)獨(dú)立的儲(chǔ)能元件，且所存儲(chǔ)的能量能夠相互轉(zhuǎn)換，從而導(dǎo)致輸出帶有振蕩的性質(zhì)，運(yùn)動(dòng)方程為：t - 振蕩環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)e 阻尼比，對于振蕩環(huán)節(jié)， 0v 1k 比例系數(shù)3 n 稱為無阻尼固有頻率。21. 會(huì)識(shí)別系統(tǒng)傳遞函數(shù)的方框圖22. 系統(tǒng)傳遞函數(shù)方框圖是系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的圖解形式。可以形象直觀地描述系統(tǒng)中各元件間的相互關(guān)系及其功能以及信號在系統(tǒng)中的傳遞、變換

6、過程。23. 任何系統(tǒng)都可以由信號線、函數(shù)方框、信號引出點(diǎn)及求和點(diǎn)組成的方框圖來表示。24. 一股系統(tǒng)方框圖簡化方法：（1）明確系統(tǒng)的輸入和輸出。對于多輸入多輸出系統(tǒng)，針對每個(gè)輸入及其引起的輸出分別進(jìn)行化簡；（2）若系統(tǒng)傳遞函數(shù)方框圖內(nèi)無交義回路，則根據(jù)環(huán)節(jié)申聯(lián)，并聯(lián)和反饋連接的等效運(yùn)算法則從里到外進(jìn)行簡化；（3）若系統(tǒng)傳遞函數(shù)方框圖內(nèi)有交義回路，則根據(jù)相加點(diǎn)、分支點(diǎn)等移動(dòng)規(guī)則消除交義回路，然后按每（2）步進(jìn)行化簡；注意：分支點(diǎn)和相加點(diǎn)之間不能相互移動(dòng)。25. 時(shí)間響應(yīng)：時(shí)間響應(yīng)指的是在控制系統(tǒng)的輸入作用下，被控制量（即系統(tǒng)輸出）隨時(shí)間的變化情況。26. 瞬態(tài)響應(yīng)：瞬態(tài)響應(yīng)是指在某一輸入信號的

7、作用下，系統(tǒng)的輸出量從初始狀態(tài)到穩(wěn)定狀態(tài)的過渡過程27. 穩(wěn)態(tài)響應(yīng)：穩(wěn)態(tài)響應(yīng)是指在tt8 時(shí)，系統(tǒng)的輸出狀態(tài)y （t ）。28. 系統(tǒng)的響應(yīng)取決于傳遞函數(shù)、初始條件和輸入信號。29. 典型輸入信號（單位階躍、單位脈沖、正弦）的數(shù)學(xué)表達(dá)式及圖形表達(dá)（1）單位階躍信號（2）單位脈沖信號（3）單位正弦信號30. 上升時(shí)間、峰值時(shí)間、調(diào)整時(shí)間一一反映系統(tǒng)快速性；最大超調(diào)量、震蕩次數(shù)一一反映平穩(wěn)性31. 上升時(shí)間：響應(yīng)曲線從穩(wěn)態(tài)值的10%上升到 90%,或從 0 上升到 100%所用的時(shí)間都稱為上升時(shí)間。對于欠阻尼的振蕩環(huán)節(jié)，常采取0? 100%的上升時(shí)間。對于過阻尼情況通常采取10%? 90%的上升時(shí)

8、間。32. 峰值時(shí)間：把響應(yīng)曲線達(dá)到第一個(gè)峰值所需要的時(shí)間定義為峰值時(shí)間。33. 最大超調(diào)量：最大超調(diào)量是響應(yīng)曲線上超出穩(wěn)態(tài)值的最大偏離量，對于衰減振蕩曲線，最大超調(diào)量發(fā)生在第一個(gè)峰值處。34. 調(diào)整時(shí)間：在響應(yīng)曲線的穩(wěn)態(tài)值附近取穩(wěn)態(tài)值的土5 咐土 2%乍為誤差帶（即允許誤差=或左=）,響應(yīng)曲線達(dá)到并不超出誤差帶范圍，所需要的最小時(shí)間稱為調(diào)整時(shí)間。35. 振蕩次數(shù)：把在過渡過程調(diào)整時(shí)間0t m 乃奎琳斯特圖以順時(shí)針方向收斂于原點(diǎn)，即幅值為零,相位角與分子和分母的階次之差有關(guān)。 (3)當(dāng) g (s)含有零點(diǎn)時(shí)，其頻率特性g (j 3)的相位將不隨 3 單調(diào)減，乃奎斯特圖會(huì)產(chǎn)生“變形”或“彎曲”，

9、具體圓法與g (j 3 ) 各環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)有關(guān)。51. 頻域性能指標(biāo)：(1) 諧振峰值：當(dāng) 3 =0 的幅值為 m (0) =1 時(shí)，m(3 )的最大值 mr 稱作諧振峰值。即：若 m (0)冬 1,則諧振峰值為 mr=mmaxcor) /m (0), 乂稱相對諧振峰值，若取分貝值，m：20lgmr=20lgmmax ( 3 r) -20lgm (0) (2) 諧振頻率：在諧振峰值處的頻率3 r 稱為諧振頻率。(3) 截止頻率：截止頻率是指系統(tǒng)閉環(huán)頻率特性的對數(shù)幅值下降到其零頻率幅值以下3db 時(shí)的頻率。即：20lgm (3 b) =20lgm (0) -3=20lgm (0) / v2 (

10、4) 頻寬：系統(tǒng)的頻寬：指從0 到 3 b 的頻率范圍。52. 控制系統(tǒng)穩(wěn)定性：控制系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中，總會(huì)受到外部和內(nèi)部的擾動(dòng)。如果系統(tǒng)不穩(wěn)定，就會(huì)在任何微小的擾動(dòng)的作用下偏離原來的平衡狀態(tài)，并隨時(shí)間的推移而發(fā)散。53. 系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件及必要條件：線性控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是系統(tǒng)特征方程的所有根具有負(fù)的實(shí)部；或特征根全部在s 平面的左半平面。系統(tǒng)穩(wěn)定的必要條件。(1)特征方程的各項(xiàng)系數(shù)都不為零。(2)特征方程的各項(xiàng)系數(shù)的符號相同。54. 反映系統(tǒng)相對穩(wěn)定性的相位裕量：在開環(huán)奈奎斯特圖上，從原點(diǎn)到奈奎斯特圖與單位圓的交點(diǎn)連一直線，該直線與負(fù)實(shí)軸的夾角就是相位裕量t。55. 反映系統(tǒng)相對穩(wěn)定性的幅值裕量：在開