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机械工程控制基础

机械工程控制基础

机械工程控制基础一、控制基础概述控制是指对一种现象或过程进行指定的调节或管理。

在机械工程中,控制是指通过对机械系统中的运动、力学等参数进行监测和调节,以满足特定的工作要求。

机械工程中的控制可以分为开环控制和闭环控制两种。

开环控制是指在控制过程中没有对系统输出进行反馈存储的控制方法,也就是说,输出信号与输入信号之间不存在反馈关系。

这种控制方法不适合对系统精度和稳定性要求较高的场合。

而闭环控制则是在系统输出信号与输入信号之间进行反馈控制,以提高系统的精度和稳定性,使系统能够更好地满足要求。

## 二、控制基础理论控制基础理论主要包括控制对象、控制流程、控制算法、控制器等方面。

其中控制对象是进行控制的主要对象,其性能决定了整个控制系统的性能。

控制流程是指对控制对象进行控制的具体过程。

控制算法是指根据控制流程,运用特定的算法对控制对象进行实时调节,以达到控制要求的方法。

另外,控制器是指控制系统的核心部件,其主要功能是对输入信号进行处理和调节,以使输出信号满足要求。

在机械工程中,常见的控制器有比例控制器、积分控制器和微分控制器等。

三、控制技术的应用控制技术在机械工程中的应用较为广泛,主要应用于机床、起重设备、自动化生产线、机器人等领域。

在机床中,常用的控制技术有数控技术和伺服控制技术。

在起重设备中,常用的控制技术有电控制技术和液压伺服控制技术。

在自动化生产线中,常用的控制技术有PLC控制技术和DCS控制技术。

而在机器人领域,控制技术则是重中之重,常用的技术有轨迹规划控制技术和变形控制技术等。

四、控制工程的发展趋势随着科学技术的不断发展,机械工程控制技术也取得了长足的进步。

现在,智能化、高精度、高速度和高可靠性已成为机械工程控制技术的主要发展方向。

同时,控制工程技术还应紧密地与信息技术、计算机技术、通信技术等相关领域结合,以推动控制工程技术的不断发展。

在未来,随着机器人技术的进一步发展,机器人控制技术也将更加成熟。

机械工程控制基础

机械工程控制基础

机械工程控制基础机械工程控制基础是机械工程中非常重要的一部分,涉及到机械工程中各种机器的控制、调整和维护等问题。

机械工程控制基础也包括了机械设计、机械加工和机械维护等方面的知识。

下面将从基础概念、控制系统组成、控制模式和控制环节四个方面来介绍机械工程控制基础。

一、基础概念机械工程控制是通过对机器、设备和系统的控制和调节,使其满足特定的工作要求,保证设备稳定运行,并能对设备的使用进行优化,提高生产效率。

机械工程控制的关键技术是使用电子、仪表和计算机等技术手段,对机械设备和系统进行控制和优化。

二、控制系统组成机械工程控制系统通常由三个部分组成:检测部件、执行部件和控制部件。

1. 检测部件是用来检测控制对象运行状态的传感器和检测器等,如温度传感器、压力传感器、速度检测器等。

2. 执行部件是用来控制控制对象的执行器和驱动器等,如电动机、气缸、伺服电机等。

3. 控制部件则是用来处理检测到的数据,计算出控制指令并送到执行部件,实现对控制对象的控制。

三、控制模式机械工程控制模式通常有三种:开环控制、闭环控制和单自由度控制。

1. 开环控制是一种没有反馈控制的控制方法,控制信号只由输入端产生,不考虑输出端的反馈对控制信号的影响。

开环控制适用于对输出准确性要求不高、对象本身有稳定性和协调性的机械系统。

2. 闭环控制是一种有反馈控制的控制方法,通过检测目标物理量,将实际控制量与给定控制量进行比较,产生偏差,再依照比例、积分、微分控制等方法来调整控制量。

闭环控制适用于对输出准确性要求较高、对象自身性质不稳定、环境变化大或对干扰敏感的机械系统。

3. 单自由度控制是一种对单个目标变量进行控制的控制方式,通过测量系统的某个关键物理量进行控制。

单自由度控制适用于只需要对单个变量进行控制,如升降台、旋转台等。

四、控制环节机械工程控制环节主要有以下几个:1. 检测和传感器:检测和传感器是机械控制中非常重要的一环,它可以实时监测装置的工作情况以及运行时的状态,对于数据的采集、分析和处理等过程起到了很关键的作用。

机械工程控制基础知识总结

机械工程控制基础知识总结

()o x ∞时所需的时间4nξω≈当增加系统的型别时,系统的准确性将提高。

当系统采用增加开环传递函数中积分环节的数0]或滞后0]的特性。

正负:正值:逆时针方向;负值:顺时针方向幅频特性()A ω和相频特性()ϕω的总称|()|G j e ω=是将()G s90对数幅频特性曲线:在整个频率范围内是一的直线。

当90的水平线。

ω=时,90对数幅频特性曲线:在整个频率范围内是一直线当90的水平线。

、将系统的传递函数准形式的环节的传递函数(即惯性、一阶微0,00a ;、三阶系统(3)n =稳定的充要条件:0,00a ,120a a 。

、在Routh 表中任意一行的第一个元为零,后各元均不为零或部分不为零:用一个很小的正ε来代替第一列等于零的元,然后计算表的其余各元;、当Routh 表的任意一行中的所有元均为零:用该行的上一行的元构成一个辅助多项式,并用180开始向上。

j-(1,0)180开始向下。

+∞时,在开环对数幅频特性曲线为正值的频率范围内,开环对数180线正穿越与负穿越次数之时,闭环系统稳定;否则不稳定。

g ω,则闭环系统稳定;g ω,则闭环系统不稳定;g ω=,则闭环系统临界稳定;为剪切频率0)时,相频特性180线的相位差值γ。

(ϕω+对于稳定系统,γ必在Bode 180线以上。

:对于稳定系统,自:第三象限。

180线以下。

:对于稳定系统,自:第二象限。

0)时,开环幅频的倒数。

()|H j K ω记0;:对于稳定系统,1。

右侧通过。

:对于稳定系统,K 必在0分贝线以0;:对于稳定系统,1。

左侧通过。

线以上;分贝线以下。

8086汇编指令速查手册一、数据传输指令它们在存贮器和寄存器、寄存器和输入输出端口之间传送数据.1. 通用数据传送指令.MOV 传送字或字节.MOVSX 先符号扩展,再传送.MOVZX 先零扩展,再传送.PUSH 把字压入堆栈.POP 把字弹出堆栈.PUSHA 把AX,CX,DX,BX,SP,BP,SI,DI依次压入堆栈.POPA 把DI,SI,BP,SP,BX,DX,CX,AX依次弹出堆栈.PUSHAD 把EAX,ECX,EDX,EBX,ESP,EBP,ESI,EDI依次压入堆栈.POPAD 把EDI,ESI,EBP,ESP,EBX,EDX,ECX,EAX依次弹出堆栈.BSWAP 交换32位寄存器里字节的顺序XCHG 交换字或字节.( 至少有一个操作数为寄存器,段寄存器不可作为操作数)CMPXCHG 比较并交换操作数.( 第二个操作数必须为累加器AL/AX/EAX )XADD 先交换再累加.( 结果在第一个操作数里 )XLAT 字节查表转换.── BX 指向一张 256 字节的表的起点, AL 为表的索引值(0-255,即0-FFH); 返回 AL 为查表结果. ( [BX+AL]->AL )2. 输入输出端口传送指令.IN I/O端口输入. ( 语法: IN 累加器, {端口号│DX} )OUT I/O端口输出. ( 语法: OUT {端口号│DX},累加器 ) 输入输出端口由立即方式指定时, 其范围是 0-255; 由寄存器 DX 指定时,其范围是 0-65535.3. 目的地址传送指令.LEA 装入有效地址.例: LEA DX,string ;把偏移地址存到DX.LDS 传送目标指针,把指针内容装入DS.例: LDS SI,string ;把段地址:偏移地址存到DS:SI.LES 传送目标指针,把指针内容装入ES.例: LES DI,string ;把段地址:偏移地址存到ES:DI.LFS 传送目标指针,把指针内容装入FS.例: LFS DI,string ;把段地址:偏移地址存到FS:DI.LGS 传送目标指针,把指针内容装入GS.例: LGS DI,string ;把段地址:偏移地址存到GS:DI.LSS 传送目标指针,把指针内容装入SS.例: LSS DI,string ;把段地址:偏移地址存到SS:DI.4. 标志传送指令.LAHF 标志寄存器传送,把标志装入AH.SAHF 标志寄存器传送,把AH内容装入标志寄存器.PUSHF 标志入栈.POPF 标志出栈.PUSHD 32位标志入栈.POPD 32位标志出栈.二、算术运算指令ADD 加法.ADC 带进位加法.INC 加 1.AAA 加法的ASCII码调整.DAA 加法的十进制调整.SUB 减法.SBB 带借位减法.DEC 减 1.NEC 求反(以 0 减之).CMP 比较.(两操作数作减法,仅修改标志位,不回送结果).AAS 减法的ASCII码调整.DAS 减法的十进制调整.MUL 无符号乘法.IMUL 整数乘法.以上两条,结果回送AH和AL(字节运算),或DX和AX(字运算), AAM 乘法的ASCII码调整.DIV 无符号除法.IDIV 整数除法.以上两条,结果回送:商回送AL,余数回送AH, (字节运算);或商回送AX,余数回送DX, (字运算).AAD 除法的ASCII码调整.CBW 字节转换为字. (把AL中字节的符号扩展到AH中去)CWD 字转换为双字. (把AX中的字的符号扩展到DX中去)CWDE 字转换为双字. (把AX中的字符号扩展到EAX中去)CDQ 双字扩展. (把EAX中的字的符号扩展到EDX中去) 三、逻辑运算指令AND 与运算.OR 或运算.XOR 异或运算.NOT 取反.TEST 测试.(两操作数作与运算,仅修改标志位,不回送结果). SHL 逻辑左移.SAL 算术左移.(=SHL)SHR 逻辑右移.SAR 算术右移.(=SHR)ROL 循环左移.ROR 循环右移.RCL 通过进位的循环左移.RCR 通过进位的循环右移.以上八种移位指令,其移位次数可达255次.移位一次时, 可直接用操作码. 如 SHL AX,1.移位>1次时, 则由寄存器CL给出移位次数.如 MOV CL,04SHL AX,CL四、串指令DS:SI 源串段寄存器 :源串变址.ES:DI 目标串段寄存器:目标串变址.CX 重复次数计数器.AL/AX 扫描值.D标志 0表示重复操作中SI和DI应自动增量; 1表示应自动减量.Z标志用来控制扫描或比较操作的结束.MOVS 串传送.( MOVSB 传送字符. MOVSW 传送字. MOVSD 传送双字. )CMPS 串比较.( CMPSB 比较字符. CMPSW 比较字. )SCAS 串扫描.把AL或AX的内容与目标串作比较,比较结果反映在标志位.LODS 装入串.把源串中的元素(字或字节)逐一装入AL或AX中.( LODSB 传送字符. LODSW 传送字. LODSD 传送双字. )STOS 保存串.是LODS的逆过程.REP 当CX/ECX<>0时重复.REPE/REPZ 当ZF=1或比较结果相等,且CX/ECX<>0时重复.REPNE/REPNZ 当ZF=0或比较结果不相等,且CX/ECX<>0时重复. REPC 当CF=1且CX/ECX<>0时重复.REPNC 当CF=0且CX/ECX<>0时重复.五、程序转移指令1>无条件转移指令 (长转移)JMP 无条件转移指令CALL 过程调用RET/RETF过程返回.2>条件转移指令 (短转移,-128到+127的距离内)( 当且仅当(SF XOR OF)=1时,OP1<OP2 )JA/JNBE 不小于或不等于时转移.JAE/JNB 大于或等于转移.JB/JNAE 小于转移.JBE/JNA 小于或等于转移.以上四条,测试无符号整数运算的结果(标志C和Z).JG/JNLE 大于转移.JGE/JNL 大于或等于转移.JL/JNGE 小于转移.JLE/JNG 小于或等于转移.以上四条,测试带符号整数运算的结果(标志S,O和Z).JE/JZ 等于转移.JNE/JNZ 不等于时转移.JC 有进位时转移.JNC 无进位时转移.JNO 不溢出时转移.JNP/JPO 奇偶性为奇数时转移.JNS 符号位为 "0" 时转移.JO 溢出转移.JP/JPE 奇偶性为偶数时转移.JS 符号位为 "1" 时转移.3>循环控制指令(短转移)LOOP CX不为零时循环.LOOPE/LOOPZ CX不为零且标志Z=1时循环.LOOPNE/LOOPNZ CX不为零且标志Z=0时循环.JCXZ CX为零时转移.JECXZ ECX为零时转移.4>中断指令INT 中断指令INTO 溢出中断IRET 中断返回5>处理器控制指令HLT 处理器暂停, 直到出现中断或复位信号才继续.WAIT 当芯片引线TEST为高电平时使CPU进入等待状态. ESC 转换到外处理器.LOCK 封锁总线.NOP 空操作.STC 置进位标志位.CLC 清进位标志位.CMC 进位标志取反.STD 置方向标志位.CLD 清方向标志位.STI 置中断允许位.CLI 清中断允许位.六、伪指令DW 定义字(2字节).PROC 定义过程.ENDP 过程结束.SEGMENT 定义段.ASSUME 建立段寄存器寻址. ENDS 段结束.END 程序结束.。

机械工程控制基础复习

机械工程控制基础复习

机械工程控制基础复习引言机械工程控制是机械工程学科中的核心内容之一,它涉及到机械系统的运动学、动力学以及对机械系统的控制。

掌握机械工程控制的基础知识对于机械工程师来说非常重要,因此本文将对机械工程控制的基础知识进行复习和总结。

机械系统的运动学机械系统的运动学研究的是机械系统的运动过程,其中包括位置、速度和加速度等参数的描述与计算。

机械系统的运动学一般分为直线运动和旋转运动两种。

直线运动对于直线运动,我们主要关注以下几个概念:•位移:表示物体从初始位置到某一位置的变化量,通常用符号Δs表示。

•速度:表示单位时间内位移的变化量,通常用符号v表示。

•加速度:表示单位时间内速度的变化量,通常用符号a表示。

直线运动中,位移与速度、加速度之间的关系可以用如下公式表示:Δs = v * Δtv = a * Δt其中,Δt表示时间的变化量。

旋转运动对于旋转运动,我们主要关注以下几个概念:•角位移:表示物体从初始角度到某一角度的变化量,通常用符号Δθ表示。

•角速度:表示单位时间内角位移的变化量,通常用符号ω表示。

•角加速度:表示单位时间内角速度的变化量,通常用符号α表示。

旋转运动中,角位移与角速度、角加速度之间的关系可以用如下公式表示:Δθ = ω * Δtω = α * Δt机械系统的动力学机械系统的动力学研究的是机械系统的运动过程中的力学关系。

机械系统的动力学一般分为直线运动的动力学和旋转运动的动力学两种。

直线运动的动力学对于直线运动,我们常用的动力学公式有:•牛顿第二定律:F = m * a其中,F表示物体所受的合力,m表示物体的质量,a表示物体的加速度。

•质量与惯性力:F = m * g其中,g表示重力加速度。

旋转运动的动力学对于旋转运动,我们常用的动力学公式有:•牛顿第二定律:τ = I * α其中,τ表示物体所受的合力矩,I表示物体的转动惯量,α表示物体的角加速度。

机械系统的控制机械系统的控制是指通过对机械系统施加适当的力或力矩,使得机械系统按照预定的要求进行运动。

机械工程控制基础复习资料

机械工程控制基础复习资料

机械工程控制基础1. 输入量:给定量称为输入量。

2. 输出量:被控量称为输出量。

3. 反馈:就是指将输出量全部或部分返回到输入端,并与输入量比较。

4. 偏差:比较的结果称为偏差。

5. 干扰:偶然的无法加入人为控制的信号。

它也是一种输入信号,通常对系统的输出产生不利影响。

6. 系统:相互作用的各部分组成的具有一定功能的整体。

7. 系统分类:按反馈情况:开环控制系统和闭环控制系统;按输出量的变化规律:自动调节系统、随动系统和程序控制系统;按信号类型:连续控制系统和离散控制系统;按系统的性质:线性控制系统和非线性控制系统;按参数的变化情况:定常系统和时变系统;按被控量:位移控制系统、温度控制系统和速度控制系统。

8. 机械工程控制论的研究对象:它研究的是机械工程广义系统在一定的外界条件(即输入或激励、干扰)作用下,从系统的一定的初始状态出发,所经历的由其部的固有特性(即由系统的结构与参数所决定的特性)所决定的整个动态历程;研究这一系统及其输入、输出三者之间的动态关系一一广义系统的动力学问题。

9. 会分析简单系统的工作原理。

10. 拉普拉斯变换:若一个时间函数?( t),称为原函数,经过下式计算转换为象函数F (s):)1称F(s内?(t)的Laplace变换其中算子s= (+ j①为复数。

"T ,记为"11. 常用的拉氏变换表12. 拉氏变换的主要定理(特别是线性定理、微分定理)(1)比例定理(很重要,系统微分方程进行拉氏变换常用)输出量不失真、无惯性、快速地跟随输入量,两者成比例关系。

13. 线性系统:系统的数学模型都是线性关系。

14. 线性定常系统:用线性常微分方程描述的系统。

15. 叠加原理:系统在几个外加作用下所产生的响应,等丁各个外加作用单独作用的响应之和。

叠加原理有两重含义:均匀性(齐次性)和可叠加性。

叠加原理有两重含义:均匀性(齐次性)和可叠加性。

这个原理是说,多个输入同时作用丁线性系统的总响应,等丁各个输入单独作用时分别产生的响应之和,且输入增大若干倍时,其输出亦增样的倍数。

机械工程控制基础-第1章

机械工程控制基础-第1章

1.2.4自动控制系统的组成
偏差信号(简称偏差)
输出量(又称输出信号 或被控量)
给定元件
输入量 +
r(t) -
e(t)
串联校正 元件
+ -
放大变换 元件
执行元件
b(t) 负反馈 局局部部反反馈馈
并联校正 元件
比较元件
主主反反馈馈
反馈信号
正反馈 +
误差信号(简称误差) (t)
测量元件
反馈元件 扰动信号n ( t )
基本控制方式? ——开环控制、闭环控制、复合控制
机械工程控制基础
第 1 章 绪论
1 . 2 自动控制的基本控制方式及自动控制系统的组成
1.2.1开环控制
被控对象
FD
ur
K
Ia
ua
SM
工作机

输入元件或给定元件
被控量(输出量或输出信号)
机械工程控制基础
第 1 章 绪论
1 . 2 自动控制的基本控制方式及自动控制系统的组成
输出量
被控对象
c(t)
机械工程控制基础
第 1 章 绪论
1 . 3 自动控制系统的类型 1.3.1 按输入信号的运动规律进行分类 (1)恒值控制系统(又称自动调节系统)
(2)程序控制系统 (3)随动系统(又称自动跟踪系统)
机械工程控制基础
第 1 章 绪论
1 . 3 自动控制系统的类型 1.3.2 按系统元件的反应特性或描述系统动态特性的数学模型分类 (1)线性系统和非线性系统 (2)连续系统和离散系统 (3)定常系统和时变系统 (4)单输入单输出系统和多输入多输出系统
机械工程控制基础
第 1 章 绪论

机械工程控制的基础复习资料

机械工程控制的基础复习资料

机械工程控制的基础复习资料1. 引言机械工程控制是机械工程领域中重要的研究方向之一,它涉及到实现机器的运动控制、位置控制、速度控制等方面的技术。

本文档旨在帮助读者回顾机械工程控制的基础知识,巩固相关概念和理论。

2. 控制系统基础知识2.1 控制系统简介控制系统是指为了实现特定的目标,对所控制对象进行影响和改变的系统。

控制系统可以分为开环控制系统和闭环控制系统两种类型。

•开环控制系统:输出信号不受反馈信号的影响,只根据预先设定的输入信号进行操作。

开环控制系统的特点是简单、稳定性差,适用于一些简单的任务。

•闭环控制系统:输出信号根据反馈信号进行修正,使得系统输出更接近于期望的目标。

闭环控制系统的特点是稳定性好、精度高,适用于一些复杂的任务。

2.2 反馈控制系统反馈控制系统是一种常见的闭环控制系统,其中反馈信号对系统输出进行修正。

它由传感器、控制器、执行器和反馈环组成。

•传感器:用于测量所控制对象的状态或特性,并将其转换为电信号输出给控制器。

•控制器:根据传感器提供的反馈信号,与期望输出进行比较,产生控制信号输出给执行器。

•执行器:接受控制信号,并根据其进行相应的动作,实现对所控制对象的控制。

•反馈环:将所控制对象的输出信号反馈给控制器,用于控制器对输出信号进行修正。

2.3 控制系统的稳定性控制系统的稳定性是指系统在受到干扰或参数变化的情况下,最终是否能够达到稳定状态。

稳定性分为绝对稳定和相对稳定两种类型。

•绝对稳定:系统在干扰或参数变化的情况下,始终能够达到稳定状态。

•相对稳定:系统在一定范围内对干扰或参数变化不敏感,能够在一定时间内恢复到稳定状态。

控制系统的稳定性分析和设计是控制工程中重要的内容,涉及到稳定性判据、稳定边界和稳定裕度等概念。

3. 机械工程控制方法3.1 PID控制器PID控制器是一种常见的控制器,它根据系统的反馈信号实时计算出控制信号,使系统输出逼近期望值。

PID控制器由比例控制器、积分控制器和微分控制器组成。

机械工程控制基础笔记

机械工程控制基础笔记

目录第一章自动控制系统的基本原理第一节控制系统的工作原理和基本要求第二节控制系统的基本类型第三节典型控制信号第四节控制理论的内容和方法第二章控制系统的数学模型第一节机械系统的数学模型第二节液压系统的数学模型第三节电气系统的数学模型第四节线性控制系统的卷积关系式第三章拉氏变换第一节傅氏变换第二节拉普拉斯变换第三节拉普拉斯变换的基本定理第四节拉普拉斯逆变换第四章传递函数第一节传递函数的概念与性质第二节线性控制系统的典型环节第三节系统框图及其运算第四节多变量系统的传递函数第五章时间响应分析第一节概述第二节单位脉冲输入的时间响应第三节单位阶跃输入的时间响应第四节高阶系统时间响应第六章频率响应分析第一节谐波输入系统的稳态响应第二节频率特性的极坐标图第三节频率特性的对数坐标图第四节由频率特性的实验曲线求系统传递函数第七章控制系统的稳定性第一节稳定性概念第二节劳斯判据第三节乃奎斯特判据第四节对数坐标图的稳定性判据第八章控制系统的偏差第一节控制系统的偏差概念第二节 输入引起的稳态偏差 第三节 输入引起的动态偏差 第九章 控制系统的设计和校正第一节 综述第二节 希望对数幅频特性曲线的绘制 第三节 校正方法与校正环节 第四节 控制系统的增益调整 第五节 控制系统的串联校正 第六节 控制系统的局部反馈校正 第七节 控制系统的顺馈校正第一章 自动控制系统的基本原理定义:在没有人的直接参与下,利用控制器使控制对象的某一物理量准确地按照预期的规律运行。

第一节控制系统的工作原理和基本要求一、 控制系统举例与结构方框图例1. 一个人工控制的恒温箱,希望的炉水温度为100C °, 利用表示函数功能的方块、信号线,画出结构方块图。

图1解:人通过眼睛观察温度计来获得炉内实际温度,通过大脑分析、比较,利用手和锹上煤炭助燃。

煤炭给定的温度100 C手和锹眼睛比较图2例2. 图示为液面高度控制系统原理图。

试画出控制系统方块图和相应的人工操纵的液面控制系统方块图。

机械工程控制基础

机械工程控制基础

机械工程控制基础机械工程控制基础是机械工程专业的一门重要基础课程,主要涉及工程控制的基本概念、基本原理和基本方法。

下面将从几个方面展开,分别介绍机械工程控制基础的相关内容。

一、控制系统的基本概念1. 系统:指由若干元件、设备或部件组成的整体,可以接受人为或自然力的作用,从而完成某种功能。

2. 控制系统:指通过一定的被控对象和调节器的相互作用,将被控对象使之按照某一规定的要求进行运动或工作的系统。

3. 控制对象:指参与控制系统中的被控元件(或被控设备),其能够通过控制信号而改变某些物理量。

4. 调节器:指参与控制系统中的控制元件(或控制设备),其能够根据实际输出与期望输出之差来调整控制信号。

二、控制原理与分类1. 控制原理:指控制对象按照要求运动或工作的基本规律,包括开环控制原理和闭环控制原理两种。

- 开环控制原理:即在没有反馈的情况下实现对控制对象的控制,主要通过事先确定的控制规律对控制对象进行控制。

- 闭环控制原理:即通过对控制对象输出结果与设定值之间的比较,通过反馈作用对控制器进行调整,使得控制对象输出结果接近设定值。

2. 控制分类:按照被控对象的性质和控制方式的不同,可以将控制系统分为连续控制系统和离散控制系统两种。

- 连续控制系统:指控制对象输出结果的变化是连续变化的,如温度控制系统、速度控制系统等。

- 离散控制系统:指控制对象输出结果的变化是离散变化的,如开关控制系统、数字化控制系统等。

三、控制过程与控制常用方法1. 控制过程:包括调节过程和追踪过程两种。

- 调节过程:指通过对被控对象的调整,使其输出结果稳定在设定值附近的过程。

- 追踪过程:指通过对被控对象的调整,使其输出结果能够随着设定值的变化而相应变化的过程。

2. 控制常用方法:包括比例控制、积分控制、微分控制和 PID 控制等几种常用控制方法。

- 比例控制:根据被控对象实际输出结果与设定值的差异,通过调节控制信号使得差异减小的控制方法。

机械工程基础知识点汇总

机械工程基础知识点汇总

机械工程基础知识点汇总一、工程力学基础。

1. 静力学基本概念。

- 力:物体间的相互机械作用,使物体的运动状态发生改变(外效应)或使物体发生变形(内效应)。

力的三要素为大小、方向和作用点。

- 刚体:在力的作用下,大小和形状都不变的物体。

这是静力学研究的理想化模型。

- 平衡:物体相对于惯性参考系(如地球)保持静止或作匀速直线运动的状态。

2. 静力学公理。

- 二力平衡公理:作用在刚体上的两个力,使刚体保持平衡的必要和充分条件是:这两个力大小相等、方向相反且作用在同一直线上。

- 加减平衡力系公理:在已知力系上加上或减去任意的平衡力系,并不改变原力系对刚体的作用效果。

- 力的平行四边形公理:作用于物体上同一点的两个力,可以合成为一个合力,合力的大小和方向由这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。

- 作用力与反作用力公理:两物体间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反、沿同一条直线,且分别作用在这两个物体上。

3. 受力分析与受力图。

- 约束:对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体。

常见约束类型有柔索约束(只能承受拉力,约束反力沿柔索背离被约束物体)、光滑面约束(约束反力垂直于接触面指向被约束物体)、铰链约束(分为固定铰链和活动铰链,固定铰链约束反力方向一般未知,用两个正交分力表示;活动铰链约束反力垂直于支承面)等。

- 受力图:将研究对象从与其相联系的周围物体中分离出来,画出它所受的全部主动力和约束反力的简图。

4. 平面力系的合成与平衡。

- 平面汇交力系:合成方法有几何法(力多边形法则)和解析法(根据力在坐标轴上的投影计算合力)。

平衡条件为∑ F_x=0和∑ F_y=0。

- 平面力偶系:力偶是由大小相等、方向相反且不共线的两个平行力组成的力系。

力偶只能使物体产生转动效应,力偶矩M = Fd(F为力偶中的力,d为两力作用线之间的垂直距离)。

平面力偶系的合成结果为一个合力偶,平衡条件为∑ M = 0。

机械工程控制基础

机械工程控制基础

机械工程控制基础机械工程控制是现代工程中一个重要的领域,它涵盖了许多关键概念和技术。

本文将介绍机械工程控制的基础知识,包括控制系统的组成、控制器的类型、传感器的作用以及闭环和开环控制等内容。

1. 控制系统的组成机械工程控制系统由多个组件组成,这些组件协同工作来实现所需的控制效果。

主要组件包括传感器、执行器、控制器和反馈环路。

- 传感器:传感器用于检测和测量各种物理量,如温度、压力、速度等。

它们将这些物理量转换为电信号,并将其传送给控制器进行处理。

- 执行器:执行器根据控制器的指令,执行相应的动作。

常见的执行器包括电机、液压缸和阀门等。

- 控制器:控制器是控制系统的核心部分,它接收传感器传来的信号,并根据预设的控制策略,发出指令给执行器。

控制器的选择取决于具体的应用和控制要求,常见的控制器包括PID控制器、PLC和微控制器等。

- 反馈环路:反馈环路用于将执行器的状态信息反馈给控制器,以便进行调节和校正。

反馈可以实现闭环控制,提高系统的稳定性和准确性。

2. 控制器的类型控制器根据其工作原理和应用范围的不同,可分为多种类型。

常见的控制器类型包括模拟控制器、数字控制器和逻辑控制器等。

- 模拟控制器:模拟控制器使用连续模拟信号来进行控制。

它们通常适用于需要连续调节的系统,如温度控制、压力控制等。

- 数字控制器:数字控制器使用数字信号进行控制。

它们通常具有更高的精度和更强的稳定性,在现代工程中得到广泛应用。

数字控制器可以通过编程来实现不同的控制策略,例如PID控制。

- 逻辑控制器:逻辑控制器使用逻辑运算来进行控制。

最常见的逻辑控制器是可编程逻辑控制器(PLC),它们被广泛用于工业自动化领域。

逻辑控制器适用于需要基于逻辑条件进行开关控制的系统。

3. 传感器的作用传感器在机械工程控制中起着至关重要的作用。

它们用于将物理量转换为可测量的电信号,并将其传送给控制器进行处理。

传感器的选择取决于所需测量的物理量和精度要求。

机械工程控制基础

机械工程控制基础

一、1、系统:由相互联系、相互作用的若干部分构成,而且有一定的目的或者一定的运动规律的一个整体。

2、模型(数学模型):指一种用数学方法所描述的抽象的理论模型用来表述一个系统内部各部分之间,或系统与其外部之间环境的关系。

静态模型反映系统在恒定载荷或者缓慢载荷作用下或在系统平衡状态下的特性;动态模型则用于研究系统在迅变载荷作用下或在系统不平衡状态下的特性。

3、反馈:一个系统的输出,部分或全部被反过来用于控制系统的输入,称为系统的反馈。

系统的分类4、系统的分类:对广义系统按反馈情况分:开环系统、闭环系统对自动控制系统还可按输出规律分:自动调节系统、随动系统、程序控制系统5、闭环控制系统的组成环节:给定环节(给出输入信号的环节,用于确定被控对象的“目标值”给定环节可以用各种形式发出信号)、测量环节(用于测量被控变量,并将被控变量转换为便于传送的另一物理量)、比较环节、放大及运算环节(为了实现控制,要将偏差信号作必要的校正,然后进行功率放大,以便推动执行环节)、执行环节(接收放大环节送来的控制信号,驱动被控对象按照预期的规律运行)闭环系统的特点:利用输入信息与反馈至输入处的信息这两者之间的偏差对系统的输出进行控制,使被控对象按一定的规律运动。

6、控制系统的基本要求或者说是基本性能:系统的稳定性、响应的快速性、响应的准确性。

二、1、当系统的数学模型能用线性微分方程描述时,该系统称为线性系统。

如果微分方程的系数为常数,称该系统为线性定常系统。

2、建立系统数学模型有两种方法:分析法和实验法三、1、时间响应可以从两方面分类:按振动性质分类:自由响应与强迫响应按振动来源分类:零输入响应和零状态响应控制工程所要研究的往往是零状态响应2、微分方程特征根的意义:系统的所有特征根均有负实根,则系统的自由响应收敛,系统稳定3、二阶系统响应的性能指标:上升时间、峰值时间、最大超调量、调整时间、振荡次数4、什么是时间响应?指系统的响应在时域上的表现形式,或系统的动力学方程在初始条件下的解5、时间相应中的瞬态响应反映哪方面的性能?稳态响应又反映哪方面的性能?瞬态响应反映了系统的稳定性和响应的快速性两方面的性能;稳态响应反映了系统响应的准确性四、1、频率响应:线性定常系统对谐波输入的稳态响应称为频率响应。

机械工程控制基础

机械工程控制基础

机械工程控制基础机械工程控制基础是研究机械系统在各种输入信号作用下的运动规律,以及如何通过控制手段使机械系统实现预定运动或操作目标的学科。

它是机械工程领域中一门重要的基础课程,涵盖了机械系统建模、控制器设计、系统稳定性分析、控制策略优化等方面的内容。

机械工程控制基础的核心思想是通过数学模型来描述机械系统的动态行为,并通过控制器的设计来调整系统的输入信号,使其输出满足特定的要求。

这个过程需要考虑系统的非线性、时变性、不确定性等因素,并采用合适的控制算法来实现对系统的精确控制。

在机械工程控制基础中,常见的控制方法包括比例积分微分(PID)控制、模糊控制、自适应控制、滑模控制等。

这些控制方法各有优缺点,适用于不同类型的机械系统。

选择合适的控制方法需要考虑系统的特性、控制目标以及控制器的实现难度等因素。

机械工程控制基础还涉及到系统稳定性分析。

稳定性是衡量控制系统性能的重要指标,它决定了系统在受到扰动或输入信号变化时是否能够保持稳定运行。

稳定性分析的方法包括李雅普诺夫稳定性理论、频率域分析等。

在实际应用中,机械工程控制基础的知识可以应用于各种机械系统的控制,如、汽车、飞机、船舶等。

通过对机械系统进行精确控制,可以提高系统的性能、可靠性和安全性,满足各种工业和日常生活的需求。

机械工程控制基础是一门研究机械系统控制和稳定性的学科,它为机械工程师提供了理论和方法,使他们能够设计和实现各种复杂的作具有重要意义。

机械工程控制基础机械工程控制基础是研究机械系统在各种输入信号作用下的运动规律,以及如何通过控制手段使机械系统实现预定运动或操作目标的学科。

它是机械工程领域中一门重要的基础课程,涵盖了机械系统建模、控制器设计、系统稳定性分析、控制策略优化等方面的内容。

在机械工程控制基础中,我们不仅要关注机械系统的静态性能,还要关注其动态性能。

静态性能主要指系统在平衡状态下的性能,如静态误差、稳态误差等;而动态性能则关注系统在受到扰动或输入信号变化时的响应特性,如过渡过程时间、超调量等。

机械工程控制基础知识点总结

机械工程控制基础知识点总结

机械工程控制基础知识点总结一、概述机械工程控制是指通过各种控制手段,对机械设备进行控制和调节,以达到要求的工作状态。

机械工程控制基础知识点包括电气、电子、自动化等多个学科的内容,涉及到传感器、执行器、控制器等多个方面。

二、传感器传感器是用于将物理量转换为电信号的装置,常用于测量温度、压力、流量等参数。

常见的传感器包括热电偶、压力传感器、流量计等。

在机械工程中,传感器可以用于测量机械设备的运行状态,如温度变化、压力波动等。

三、执行器执行器是指能够将电信号转换为机械运动的装置,常用于控制阀门、泵等设备。

常见的执行器包括电动阀门、液压缸等。

在机械工程中,执行器可以用于调节机械设备的运行状态,如开启或关闭阀门调节流量。

四、控制器控制器是指对传感器和执行器进行控制和调节的装置,可通过编程实现自动化操作。

常见的控制器包括PLC、单片机等。

在机械工程中,控制器可以用于实现对机械设备的自动化控制,如自动调节阀门开度、自动调节泵的流量等。

五、电气电气是机械工程控制中不可或缺的一部分,涉及到电路原理、电器元件等知识点。

在机械工程中,电气可以用于设计和维护各种控制系统。

六、电子电子是指应用于半导体材料和器件的技术和学科,包括集成电路、传感器等内容。

在机械工程中,电子可以用于设计和实现各种控制系统。

七、自动化自动化是指通过各种手段实现对生产过程或其他过程的自动化控制和管理。

在机械工程中,自动化可以用于提高生产效率和质量,并减少人力成本。

八、总结机械工程控制基础知识点包括传感器、执行器、控制器等多个方面,涉及到电气、电子、自动化等多个学科的内容。

了解这些知识点对于设计和维护各种机械设备都具有重要意义。

机械工程控制基础知识点

机械工程控制基础知识点

机械工程控制基础知识点●控制论的中心思想:它抓住一切通讯和控制系统所共有的特点,站在一个更概括的理论高度揭示了它们的共同本质,即通过信息的传递、加工处理和反馈来进行控制。

机械工程控制论:是研究机械工程技术为对象的控制论问题。

(研究系统及其输入输出三者的动态关系)。

机械控制工程主要研究并解决的问题:(1)当系统已定,并且输入知道时,求出系统的输出(响应),并通过输出来研究系统本身的有关问题,即系统分析。

(2)当系统已定,且系统的输出也已给定,要确定系统的输入应使输出尽可能符合给定的最佳要求,即系统的最佳控制。

(3)当输入已知,且输出也是给定时,确定系统应使得输出金肯符合给定的最佳要求,此即●最优设计。

(4)当系统的输入与输出均已知时,求出系统的结构与参数,即建立系统的数学模型,此即系统识别或系统辨识。

(5)当系统已定,输出已知时,以识别输入或输入中得有关信息,此即滤液与预测。

●信息:一切能表达一定含义的信号、密码、情报和消息。

信息传递/转换:是指信息在系统及过程中以某种关系动态地传递。

信息的反馈:是把一个系统的输出信号不断直接地或经过中间变换后全部或部分地返回,再输入到系统中去。

如果反馈回去的讯号(或作用)与原系统的输入讯号(或作用)的方向相反(或相位相差180度)则称之为“负反馈”;如果方向或相位相同,则称之为“正反馈”。

●系统:是指完成一定任务的一些部件的组合。

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。

开环系统:系统的输出量对系统无控制作用,或者说系统中无反馈回路的。

闭环系统:系统的输出量对系统有控制作用,或者说,系统中存在反馈的回路。

开环系统与闭环系统的区别:开环系统构造简单,不存在不稳定问题、输出量不用测量,开环系统对系统悟空制作用;闭环系统有反馈、控制精度高、结构复杂、设计时需要校核稳定性,对系统有控制作用。

线性系统:系统的数学模型表达式是线性的系统。

线性的定常系统:用线性常微分方程描述的系统。

机械控制工程基础复习

机械控制工程基础复习
闭环控制:是指控制器与控制对象之间既有顺向作用又有反向 联系的控制过程。
主要特点:
控制方式:
反馈控制,反馈按反馈极性的不同分成两种形式:正反馈,负反馈。
控制器
被控制 对象
输入量
输出量
闭环控制 典型方框图
扰动
4.本书主要内容
01
输入信号
典型信号
02
系统
核心内容:输入与输出的关系
开环控制:开环控制是指控制器与被控对象之间只有顺向作用 而没有反向联系的控制过程。
主要特点:
控制方式:
控制器
被控制 对象
给定值
输出 量
按给定值 控制的原 理方框图
开环控制方式
输出影响输入,所以能削弱或抑制干扰; 低精度元件可组成高精度系统; 因为可能发生超调,振荡,所以稳定性很重要。
03
输出信号
建模
计算结果 时间响应 频率响应 稳定性分析
一、典型输入信号
为了便于对系统进行分析,设计和比较,根据系统常遇到的输入信号形式。在数学描述上加以理想化的一些基本输入函数,称为典型输入信号。
1
控制系统中常用的典型输入信号有:单位阶跃、单位斜坡(速度)函数、单位加速度(抛物线)函数、单位脉冲函数和正弦函数。
3.控制系统的分类
开环系统
闭环系统
按给定值操纵。信号由给定值至输出量单向传递。一定的给定值对应一定的输出量。系统的控制精度取决于系统事先的调整精度。对于工作过程中受到的扰动或特性参数的变化无法自动补偿。结构简单,成本低廉,多用于系统结构参数稳定和扰动信号较弱的场合。
输出不影响输入,对输出不需要测量,通常容易实现; 组成系统的元部件精度高,系统的精度才能高; 系统的稳定性不是主要问题;

机械工程控制基础复习课件

机械工程控制基础复习课件
第二章 传递函数
机械系统微分方程的列写
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机械系统中部件的运动有直线和转动两种。机械系统中以各种形式出现的物理现象,都可简化为质量、弹簧和阻尼三个要素。列写其微分方程通常用达朗贝尔原理。即:作用于每一个质点上的合力,同质点惯性力形成平衡力系。
第二章 传递函数
第二章 传递函数
第二章 传递函数
第二章 传递函数
2.零点和极点
将G(s)写成下面的形式:
N(s)=a0(s-p1)(s-p2)…(s-pn)=0的根s=pj (j=1, 2, …, n),称为传递函数的极点; 决定系统瞬态响应曲线的收敛性,即稳定性
式中: M(s)=b0(s-z1)(s-z2)…(s-zm)=0的根s=zi (i=1, 2, …, m),称为传递函数的零点; 影响瞬态响应曲线的形状,不影响系统稳定性
3)若系统传递函数方框图内有交叉回路,则根据
相加点、分支点等移动规则消除交叉回路,然后 按第2)步进行化简;
第二章 传递函数
X0
Xi
+
A
+
B
G1
+
H2
H1
G2
G3
D
-


-
+
C
解:1)相加点C前移(再相加点交换)
Xi
+
A
+
B
G1
H1
G2
G3
D
-


X0
+
1 G1
H2
-
+
第二章 传递函数
例1 :
第二章 传递函数
1.比例环节(放大环节)
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第一章绪论1、控制论的中心思想、三要素和研究对象。

中心思想:通过信息的传递、加工处理和反馈来进行控制。

三要素:信息、反馈与控制。

研究对象:研究控制系统及其输入、输出三者之间的动态关系。

2、反馈、偏差及反馈控制原理。

反馈:系统的输出信号部分或全部地返回到输入端并共同作用于系统的过程称为反馈。

偏差:输出信号与反馈信号之差。

反馈控制原理:检测偏差,并纠正偏差的原理。

3、反馈控制系统的基本组成。

控制部分:给定环节、比较环节、放大运算环节、执行环节、反馈(测量)环节被控对象基本变量:被控制量、给定量(希望值)、控制量、扰动量(干扰)4、控制系统的分类1)按反馈的情况分类a、开环控制系统:当系统的输出量对系统没有控制作用,即系统没有反馈回路时,该系统称开环控制系统。

特点:结构简单,不存在稳定性问题,抗干扰性能差,控制精度低。

b、闭环控制系统:当系统的输出量对系统有控制作用时,即系统存在反馈回路时,该系统称闭环控制系统。

特点:抗干扰性能强,控制精度高,存在稳定性问题,设计和构建较困难,成本高。

2)按输出的变化规律分类自动调节系统随动系统程序控制系统3)其他分类线性控制系统连续控制系统非线性控制系统离散控制系统5、对控制系统的基本要求1)系统的稳定性:首要条件是指动态过程的振荡倾向和系统能够恢复平衡状态的能力。

2)系统响应的快速性是指当系统输出量与给定的输出量之间产生偏差时,消除这种偏差的能力。

3)系统响应的准确性(静态精度)是指在调整过程结束后输出量与给定的输入量之间的偏差大小。

第二章系统的数学模型1、系统的数学模型:描述系统、输入、输出三者之间动态关系的数学表达式。

时域的数学模型:微分方程;时域描述输入、输出之间的关系。

→单位脉冲响应函数复数域的数学模型:传递函数;复数域描述输入、输出之间的关系。

频域的数学模型:频率特性;频域描述输入、输出之间的关系。

2、线性系统与非线性系统线性系统:可以用线性方程描述的系统。

重要特性是具有叠加原理。

3、系统微分方程的列写4、非线性系统的线性化5、传递函数的概念:1)定义:初始状态为零时,输出的拉式变换与输入的拉氏变换之比。

即G(s) =Y(s)/X(s)2)特点:(a)传递函数反映系统固有特性,与外界无关。

(b)传递函数的量纲取决于输入输出的性质,同性质的物理量无量纲;不同性质的物理量有量纲,为两者的比值。

(c)不同的物理系统可以有相似的传递函数,传递函数不反映系统的真实的物理结构。

(d)传递函数的分母为系统的特征多项式,令分母等于零为系统的特征方程,其解为特征根。

(e)传递函数与单位脉冲响应函数互为拉氏变换与拉氏反变换的关系。

6、基本环节的传递函数7、系统各环节之间的三种连接方式:8、方框图简化及梅逊公式等效变换法则:变换前后输出与输入之间的关系保持不变。

掌握分支点、相加点相对方框移动法则及同类元素交换法则,切记分支点与相加点不能随便交换。

梅逊公式:9、系统的传递函数第三章时间响应分析1、时间响应及其组成时间响应:系统在激励作用下,系统输出随时间变化关系。

时间响应可分为零状态响应和零输入响应或分为自由响应和强迫响应。

零状态响应:“无输入时的系统初态”为零而仅由输入引起的响应。

零输入响应:“无输入时的系统初态”引起的自由响应。

控制工程所研究的响应往往是零状态响应。

对稳定的线性系统而言,自由响应又叫瞬态响应;强迫响应又叫稳态响应。

瞬态响应:系统从初始状态到最终状态的响应过程稳态响应:系统在时间趋于无穷时,系统的输出状态。

2、典型输入信号3、一阶系统及其时间响应一阶系统:凡是用一阶线性微分方程描述的系统或传递函数的分母含S的最高幂次为一。

数学模型:一阶系统的参数:静态:系统增益 k动态:时间常数 T(τ)一阶系统的时间响应:一阶系统阶跃响应曲线为:结论:一阶系统的稳态值取决于系统增益,响应速度取决于时间常数T,T越大,响应速度越慢,响应速度跟系统增益无关。

4、二阶系统及其时间响应二阶系统:凡是用二阶线性微分方程描述的或传递函数的分母含S的最高幂次数为2。

数学模型:二阶系统的性能参数有三个:静态:系统增益 k动态:阻尼比ζ和无阻尼固有频率ωn。

二阶系统的特征根及其在S平面的分布:二阶系统在单位阶跃信号下的响应:无阻尼状态:等幅振荡曲线,振荡频率为固有频率欠阻尼状态:衰减振荡曲线:振荡频率为有阻尼固有频率临界阻尼状态:单调上升曲线过阻尼状态:上升曲线5、时间响应的瞬态性能指标瞬态响应性能指标是由二阶系统在欠阻尼状态下的单位阶跃响应曲线上推导出来的。

大家要掌握的有:1)上升时间:响应曲线从原始工作状态起,第一次达到输出稳定值的时间。

2)峰值时间:响应曲线达到第一个峰值所需的时间。

3)最大超调量:常用百分比值表示为:4)调整时间ts:在响应曲线稳态值附近取±(一般为0.02~0.05)作为误差带,响应曲线达到并不再超出误差带范围所需的时间。

6、时间响应的稳态性能指标误差:实际输出信号与期望输出信号之差。

偏差:输入信号与反馈信号之差。

稳态误差:误差的终值。

稳态偏差:偏差的终值。

——两者关系:7、稳态误差(偏差)的计算基本公式:8、静态误差系数:9、典型输入信号引起的稳态误差结论:输入信号引起的稳态误差与输入信号、系统的型次、开环增益有关,系统的型次越高,系统可能从有静差系统变为无静差系统;开环增益越大,系统稳态误差越小。

10、扰动信号引起的稳态偏差结论:要减小扰动信号引起的稳态误差,只有在扰动作用点前增大K值和增设积分环节个数Ni。

第四章频率特性分析1、频率响应与频率特性频率响应:线性定常系统对谐波输入的稳态响应。

幅频特性:线性定常系统在简谐信号激励下,其稳态输出信号和输入信号的幅值比,记为A(ω);相频特性:线性定常系统在简谐信号激励下,其稳态输出信号和输入信号的相位差,记为φ(ω);频率特性:幅频特性与相频特性的统称。

即:线性定常系统在简谐信号激励下,其稳态输出信号和输入信号的幅值比、相位差随激励信号频率ω变化特性。

记为频率特性又称频率响应函数,是激励频率ω的函数。

频率特性:在零初始条件下,系统输出y(t)的傅里叶变换Y(ω)与输入x(t)的傅里叶变换X(ω)之比,即2、频率特性的求取方法:3、频率特性的表示方法:1)代数表示方法4、频率特性的特点与作用1)频率特性、微分方程、传递函数三者之间关系:频率特性是传递函数s=jω的特例,反映了系统频域内固有特性,是系统单位脉冲响应函数的傅里叶变换,所以频率特性分析就是对单位脉冲响应函数的频谱分析。

2)频率特性是分析系统的稳态响应,以获得系统的稳态特性。

3)根据频率特性可判断系统的稳定性和稳定性储备。

4)通过频率特性可进行参数选择或系统校正,选择系统工作频率范围,或根据系统工作条件,设计具有合适的频率特性的系统。

5、频率特性的极坐标图(Nyquist图)1)典型环节频率特性的Nyquist图2)绘制系统频率特性Nyquist图a)依据已知条件写出系统频率特性G(jω);b)写出A(ω)、φ(ω)、u(ω)、v(ω);c)求特殊点坐标:起点、终点、与坐标轴的交点;d)必要时,在0<ω<∞的范围内再取若干点;e)在复频面[G(jω)]中,标注实轴、虚轴、复平面名称[G(jω)]。

在坐标系中,分别描出以上各点,并按ω增大的方向将上述各点联成一条曲线,在该曲线旁标出ω增大的方向。

6、频率特性的对数坐标图(Bode图)1)典型环节频率特性的Bode图2)绘制系统频率特性Bode图a)将系统的传递函数G(s)转化成由若干个典型环节相乘的形式,并写出频率特性G(jω);b)确定各典型环节的特征参数(如:比例系数K、转折频率或无阻尼固有频率),并将转折频率由低到高依次标在横坐标轴上;c)绘制对数幅频特性L(ω)=20lg│G(jω)│的低频段渐近线。

若系统为0型系统,低频段为一水平线,高度为20lgK;若式Ⅰ型及Ⅰ型以上系统,则低频段(或其延长线)处的幅值也为20lgK,斜率-20νdB/dec;d)按转折频率由低频到高频的顺序,在低频的基础上,每遇到一个转折频率,根据环节的性质改变渐近线斜率,绘制渐近线,直到绘制转折频率最高的环节为止。

斜率改变的原则是:如遇到惯性环节的转折频率则斜率增加--20dB/dec,如遇到一阶微分环节的转折频率则斜率增加20dB/dec,如遇到振荡环节的转频率则斜率增加-40dB/dec,如遇到二阶微分环节的转折频率则斜率增加40dB/dec。

最后一段渐近线斜率应为-20(n-m)dB/dec。

e)必要时应对L(ω)曲线进行修正。

3)Bode图描述系统频率特性的优点:a)容易根据典型环节Bode图的特点,利用叠加法或顺序法绘制系统Bode图;b)可以用对数幅频特性的渐近线代替其精确曲线,简化作图;c)可以在较大频率范围内研究系统的频率特性;d)便于细化任一感兴趣频段的Bode图;e)可以方便地对系统进行辨识,可以方便地研究环节或参数对系统性能的影响。

7、闭环频率特性8、频率特性的特征量1)零频幅值A(0):ω→0时,闭环系统稳态输出的幅值与输入幅值之比。

反映了系统的稳态精度。

2)复现频率ωΜ与复现带宽0~ ωΜ复现频率ωΜ:幅频特性值与A(ω)的差第一次达到△(反映低频输入信号的允许误差)时的频率值;复现带宽0~ ωΜ:表征复现低频输入信号的频带宽度;3)谐振频率ωr及相对谐振峰值Mr谐振频率ωr:幅频特性A(ω)出现最大值Amax时的频率;谐振峰值Mr:Mr=Amax/A(0)谐振频率可以反映系统瞬态响应的速度,ωr越大,则系统响应越快。

对于二阶振荡环节:4)截止频率ωb和截止带宽0~ωb截止频率:幅频特性A(ω)的数值由A(0)下降到0.707A(0)时的频率;或A(ω)的数值由A(0)下降3dB时的频率;截止带宽(带宽): 0~ωb的范围;带宽表征系统允许工作的最高频率范围,也反映系统的快速性,带宽越大,响应快速性越好。

惯性环节截止频率就是其转角频率。

9、最小相位系统和非最小相位系统最小相位系统:传递函数所有零点和极点均在复平面s的左半平面内的系统;非最小相位系统:传递函数有零点或极点在复平面s的右半平面内的系统;最小相位系统和对应非最小相位系统具有相同的对数幅频特性图,但它们的对数相频特性图不同;对于稳定的系统,最小相位系统的对数相频特性图相位变化最小。

10、由最小相位系统的对数幅频特性图,确定系统的传递函数1)利用低频段渐近线的斜率确定系统积分环节或微分环节的个数;斜率=-20νdB/dec→积分环节个数为v;斜率=20λdB/dec→微分环节个数为λ;2)利用转角频率和转角频率处渐近线斜率的变化量确定对应环节的传递函数;若:斜率变化量= -20νdB/dec→惯性环节斜率变化量= -40νdB/dec→振荡环节斜率变化量= 20νdB/dec→一阶微分环节斜率变化量= 40νdB/dec→二阶微分环节利用转角频率处曲线修正量确定二阶环节阻尼;3)利用低频段渐近线的高度或其延长线与横坐标的交点坐标确定比例环节K值大小。

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