機(jī)械控制工程基礎(chǔ)-總復(fù)習(xí)

緒論1-1機(jī)械工程控制論的研究對(duì)象與任務(wù)1．什么叫被控對(duì)象、被控量、給定值或希望值〔參考輸入〕？被控對(duì)象：工作的機(jī)器設(shè)備被控量：表征機(jī)器設(shè)備工作狀態(tài)的物理量給定值：對(duì)物理參量〔被控量〕在運(yùn)行過程中的要求。2．自動(dòng)控制的任務(wù)是什么？在沒有人直接參與的情況下，利用控制裝置使被控對(duì)象的被控量自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。3．自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成控制裝置和被控對(duì)象1-2自動(dòng)控制的根本方式1．控制裝置必須具備哪三個(gè)職能部件？比擬元件、執(zhí)行元件、測(cè)量元件。2．自動(dòng)控制的三種根本控制方式是什么？①按給定值操縱的開環(huán)控制；②按干擾補(bǔ)償?shù)拈_環(huán)控制；③按偏差調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制3．能畫出按給定值操縱的開環(huán)控制的系統(tǒng)原理框圖、按干擾補(bǔ)償?shù)拈_環(huán)控制的系統(tǒng)原理框圖、按偏差調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制的系統(tǒng)原理框圖①按給定值操縱的開環(huán)控制②按干擾補(bǔ)償?shù)拈_環(huán)控制③按偏差調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制4．什么叫開環(huán)控制？控制裝置與被控對(duì)象之間只有單方向的聯(lián)系，信號(hào)由給定值至被控量是單向傳遞的。5．什么叫閉環(huán)控制？被控量要返回來與給定值進(jìn)行比擬，控制信號(hào)必須沿前向通道和反應(yīng)通道往復(fù)循環(huán)地閉路傳送，形成閉合回路，故稱閉環(huán)控制。1-3對(duì)控制系統(tǒng)的性能要求1．什么叫動(dòng)態(tài)過程或過渡過程？通常把系統(tǒng)受到外作用后，被控量隨時(shí)間變化的全過程，稱為動(dòng)態(tài)過程或過渡過程。2．工程上常常從穩(wěn)、快、準(zhǔn)三個(gè)方面來評(píng)價(jià)自動(dòng)控制系統(tǒng)的總體精度自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型1．什么叫數(shù)學(xué)模型？描述系統(tǒng)的輸入、輸出變量以及系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)變量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式稱為系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。2．建立數(shù)學(xué)模型有哪兩種方法？解析法和實(shí)驗(yàn)法3．線性定常系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的種類有哪些？微分方程、傳遞函數(shù)、頻率特性等2-1系統(tǒng)的微分方程1．什么是線性系統(tǒng)？其最重要的特性是什么？當(dāng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型能用線性微方程描述時(shí)，該系統(tǒng)稱為線性系統(tǒng)。線性系統(tǒng)最重要的特性是可以運(yùn)用疊加原理。2．RC網(wǎng)絡(luò)相關(guān)系統(tǒng)的微分方程的建立〔課件12年第2次課〕練習(xí)題1.列寫如下圖無源網(wǎng)絡(luò)的微分方程。解答見課件12年第2次課P33練習(xí)題2.列寫如下圖無源網(wǎng)絡(luò)的微分方程?！舱n件12年第2次課〕解答見課件12年第2次課P403．力學(xué)相關(guān)系統(tǒng)的微分方程的建立〔課件12年第2次課〕練習(xí)題1.建立圖示機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)方程。圖中,x(t)為輸入位移量，y(t)為輸出位移量。〔P752.2〕〔課件12年第2次課〕解答見課件12年第2次課P62補(bǔ)充知識(shí)〔1〕6個(gè)常用的拉氏變換〔2〕求拉氏變換的方法〔參考12年第3次課課件〕〔3〕求拉氏逆變換的方法〔參考12年第3次課課件〕2-2傳遞函數(shù)1．傳遞函數(shù)的定義線性定常系統(tǒng)或元件的傳遞函數(shù)為在零初始條件下，系統(tǒng)或元件的輸出變量拉氏變換與輸入變量拉氏變換之比。2．零初始條件的意義〔1〕輸入作用是在t=0以后才加于系統(tǒng)。即在t=0-時(shí)，輸入量及其各階導(dǎo)數(shù)為0?！?〕輸入信號(hào)作用于系統(tǒng)之前系統(tǒng)是靜止的。即在t=0-時(shí)，輸出量及其各階導(dǎo)數(shù)為零。3、6個(gè)典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)〔只是表達(dá)式〕〔1〕比例環(huán)節(jié)；〔2〕慣性環(huán)節(jié)；〔3〕微分環(huán)節(jié)；〔4〕積分環(huán)節(jié)；〔5〕振蕩環(huán)節(jié)；〔6〕延遲環(huán)節(jié)。2-3系統(tǒng)的傳遞函數(shù)方框圖及其簡(jiǎn)化1．動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的根本單元有哪些？信號(hào)線、方框、分支點(diǎn)、想加點(diǎn)2．建立系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的方法〔課件12年第5次課〕〔1〕繪制下列圖所示無源網(wǎng)絡(luò)的方框圖。解答參考課件12年第5次課P43．利用動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的等效變換求傳遞函數(shù)〔課件12年第5次課〕〔1〕化簡(jiǎn)如下方框圖〔參考課件12年第5次課〕解答參考課件12年第5次課P31解答參考課件12年第5次課P432.4考慮擾動(dòng)的反應(yīng)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)1．練習(xí)題：課本P79，2.16〔課件12年第6次課〕解答參考課件12年第6次課P28系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)分析3-1時(shí)域分析根底1．掌握四種典型外作用的函數(shù)表達(dá)式、拉氏變換、圖形〔課件12年第7次課〕單位階躍作用、單位斜坡作用、單位脈沖作用、正弦作用2．掌握階躍響應(yīng)的性能指標(biāo)的定義：峰值時(shí)間、超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間、穩(wěn)態(tài)誤差超調(diào)量：指在響應(yīng)過程中，超出穩(wěn)態(tài)值的最大偏離量與穩(wěn)態(tài)值之比。調(diào)節(jié)時(shí)間ts：在單位階躍響應(yīng)曲線的穩(wěn)態(tài)值附近，取±5%(有時(shí)也取±2%〕作為誤差帶，響應(yīng)曲線到達(dá)并不再超出該誤差帶的最小時(shí)間，稱為調(diào)節(jié)時(shí)間。峰值時(shí)間tp：指h(t)曲線中超過其穩(wěn)態(tài)值而到達(dá)第一個(gè)峰值所需的時(shí)間。穩(wěn)態(tài)誤差ess：當(dāng)時(shí)間趨于無窮時(shí)，系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)的實(shí)際值〔穩(wěn)態(tài)值〕與期望值之差。3-3一階系統(tǒng)1．一階系統(tǒng)傳遞函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式2．一階系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)間的計(jì)算公式〔課件12年第7次課〕解答參考課件12年第7次課P403-4二階系統(tǒng)1．二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式2．負(fù)阻尼、零阻尼、欠阻尼、臨界阻尼、過阻尼的時(shí)間響應(yīng)特性及曲線〔課件12年第8次課〕負(fù)阻尼：發(fā)散零阻尼：等幅振蕩〔掌握?qǐng)D形形狀〕欠阻尼：衰減振蕩〔掌握?qǐng)D形形狀〕臨界阻尼：無振蕩〔掌握?qǐng)D形形狀〕過阻尼：無振蕩〔掌握?qǐng)D形形狀〕3．欠阻尼系統(tǒng)的平穩(wěn)性與阻尼系數(shù)和固有頻率的關(guān)系阻尼系數(shù)越大，平穩(wěn)性越好；在一定的阻尼比下，固有頻率越大，平穩(wěn)性越差4．欠阻尼系統(tǒng)的快速性與阻尼系數(shù)和固有頻率的關(guān)系阻尼系數(shù)小于0.707時(shí)，阻尼系數(shù)越大，快速性越好，阻尼系數(shù)大于0.707時(shí)，阻尼系數(shù)越大，快速性越差；在一定的阻尼比下，固有頻率越大，快速性越好5．欠阻尼系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)性能指標(biāo)的計(jì)算公式〔課件12年第9次課〕解答參考12年第9次課P25插入第5章系統(tǒng)的穩(wěn)定性1．系統(tǒng)穩(wěn)定的數(shù)學(xué)條件：所有特征根均具有負(fù)實(shí)部，即所有特征根都在s平面虛軸的左邊。2．穩(wěn)定性判據(jù)：勞斯判據(jù)〔課件12年第10次課〕〔1〕設(shè)系統(tǒng)的特征方程為：試用勞思判據(jù)判別該系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并確定正實(shí)部根的數(shù)目。解答參考12年第10次課P30〔2〕設(shè)系統(tǒng)的特征方程為：，試用勞思判據(jù)確定正實(shí)部根的個(gè)數(shù)。解答參考12年第10次課P31〔3〕設(shè)系統(tǒng)的特征方程為：，試用勞思判據(jù)確定正實(shí)部根的個(gè)數(shù)。解答參考11年第10次課P333-4穩(wěn)態(tài)誤差分析及計(jì)算1．利用終值定理求穩(wěn)態(tài)誤差〔課件12年第11次課〕例系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下列圖所示。當(dāng)輸入信號(hào)r(t)=1(t)，干擾信號(hào)n(t)=1(t)時(shí)，求系統(tǒng)總的穩(wěn)態(tài)誤差ess。解答參考課件12年第11次課P192．輸入信號(hào)、干擾信號(hào)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系〔課件12年第11次課〕系統(tǒng)如下圖。試判別系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定性，并確定系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差essr及essn。解答參考課件12年第11次課P56作業(yè)：I k〔1〕系統(tǒng)如下列圖所示，使用2種方法計(jì)算系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess〔不用判別穩(wěn)定性〕。①使用終值定理；②使用穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)的關(guān)系。第4章系統(tǒng)的頻率特性分析4-1頻率特性概述1．什么叫頻率特性？線性定常系統(tǒng)，在正弦信號(hào)作用下，輸出的穩(wěn)態(tài)分量與輸入的復(fù)數(shù)比，稱為系統(tǒng)的頻率特性2．什么叫幅頻特性？線性定常系統(tǒng)，在正弦信號(hào)作用下，穩(wěn)態(tài)輸出的振幅與輸入振幅之比，稱幅頻特性。2．什么叫相頻特性？線性定常系統(tǒng)，在正弦信號(hào)作用下，穩(wěn)態(tài)輸出的相位與輸入相位之差，稱相頻特性。4.能求系統(tǒng)的頻率特性、幅頻特性、相頻特性、并寫成歐拉公式的形式?！舱n件12年第12次課〕例求RC網(wǎng)絡(luò)的頻率特性解答參考課件12年第12次課P16寫成歐拉公式的形式練習(xí)題P1594.11解答參考課件12年第12次課P194-2頻率特性的圖示方法1．掌握開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻漸近特性曲線的繪制方法〔課件12年第13次課〕畫出如下系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻漸近特性曲線解答參考課件12