【管理资料】机械工程控制基础6-5汇编
机械工程控制基础教案
机械工程控制基础教案第一章：机械工程控制基础概述教学目标：1. 了解机械工程控制的基本概念和原理。
2. 掌握机械工程控制系统的分类和特点。
3. 理解机械工程控制系统的应用和发展趋势。
教学内容：1. 机械工程控制系统的定义和作用。
2. 机械工程控制系统的分类：开环控制系统和闭环控制系统。
3. 机械工程控制系统的特点：实时性、稳定性和准确性。
4. 机械工程控制系统的应用领域：机械制造、、自动化生产线等。
5. 机械工程控制系统的未来发展趋势：智能化、网络化和绿色化。
教学方法：1. 讲授法：讲解机械工程控制基础的概念和原理。
2. 案例分析法：分析典型的机械工程控制系统的应用实例。
3. 讨论法：引导学生思考机械工程控制系统的未来发展。
教学资源：1. 教材：机械工程控制基础。
2. 多媒体课件：图片、视频和动画等。
教学评估：1. 课堂问答：检查学生对机械工程控制基础概念的理解。
2. 小组讨论：评估学生对机械工程控制系统应用和发展趋势的理解。
第二章：机械工程控制系统的建模与分析教学目标：1. 学习机械工程控制系统的建模方法。
2. 掌握机械工程控制系统的时域分析和频域分析。
3. 理解机械工程控制系统的稳定性判据。
教学内容：1. 机械工程控制系统的建模方法：机理建模和实验建模。
2. 机械工程控制系统的时域分析：稳态误差、瞬态响应和稳定性。
3. 机械工程控制系统的频域分析：频率响应和波特图。
4. 机械工程控制系统的稳定性判据：奈奎斯特判据、伯德图判据等。
教学方法：1. 讲授法：讲解机械工程控制系统的建模方法和分析方法。
2. 数值分析法：利用数学软件进行机械工程控制系统的建模和分析。
3. 案例研究法：分析具体的机械工程控制系统的建模和分析实例。
教学资源：1. 教材：机械工程控制系统的建模与分析。
2. 数学软件：MATLAB等。
教学评估：1. 课堂问答：检查学生对机械工程控制系统建模和分析方法的理解。
2. 数值作业：评估学生对机械工程控制系统建模和分析的实践能力。
机械工程控制基础 第六版 杨叔子主编
18、已知最小相位系统的对数幅频特性图如图所示，则系统不包含振荡环节
19、二阶振荡系统 G(s)
s2
n2 2ns n2
其中，阻尼比 0
0.707 ，则无阻尼固有频率
n 和谐振频率 之间的关系是 n 1 2 2
20、以下关于频率特性、传递函数和单位脉冲响应函数的说法错误的是 G(s) Fw(t)
第五章
1、一个线性系统稳定与否取决于系统的结构和参数 2、一个系统稳定的充要条件是系统的全部极点都在 s 平面的左半平面内
3、已知单位反馈系统传递函数 Gs
ss
s2
2s
7
，则该系统不稳定
4、已知系统特征方程为 3s4 10s3 5s2 s 2 0 则该系统包含正实部特征根的个数为 1
5、关于开环传递函数 GK s、闭环传递函数 GB s和辅助函数 Fs 1 GK s三者之间的
9.以下网络可以作为：PID 校正的环节 10.关于顺馈校正说法正确的是：对系统稳定性无影响 11.以下关于系统性能指标说法错误的是：瞬时性能指标和稳态性能指标可以相互转换
12.对于传递函数为 的带宽宽，响应速度快
两个系统，：系统 11
13.串联校正环节来的传递函数为
，则它属于：相位超前校正
14.如图所示，其中 ABCD 是未加校正环节前的系统的 Bode 图；GHDL 是加入某种串联校
2
0
0 2x0 2xi
32.对于一个线性系统，若有多个输入，则输出是多个输入共同作用的结果
33.系统数学模型是指系统的动态特性的数学表达式
34.某传递函数
G（s）
k1
k2
1 s
k3s
则它是由比例+积分+微分环节组成的
机械工程控制基础课件-第六章
3、广义误差平方积分性能指标
给取定：的加权I 系0数e2
t
e2
'
t
dt
所以最优系统就是使此性能指标取极小的系统
此指标的特点是既不允许大的动态误差 e长t期存在，又不 '
允许大的误差变化率 e长t期 存在。
所以按此准则设计的系统，不仅过渡过程结束得快，且过
渡过程的变化也较平稳。
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另一方面，几个性能指标的要求也经常互相矛盾。例 如，减小系统的稳态误差往往会降低系统的相对稳定性， 甚至导致系统不稳定。在这种情况下，就要考虑哪个性能 时主要的，首先加以满足；有时，在另一些情况下就要采 取折中的方案，并加上必要的校正，使两方面的性能都能 得到部分满足。
t
c
0
t
d
阶跃响应及误差、误差平方、误差平方积分曲线
误差平方积分性能指标的 特点：
重视大的误差，忽略 小的误差。因为误差大时 ，其平方更大，对的影响 大，所以根据这种指标设 计的系统，能使大的误差 迅速减小，但系统易产生 振荡。
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xi
s
s
s
k
.1 s
s
1
k
s
I et dt lim E s 1
0
s0
k
k ，I 从减少I的角度看，k值越大越好。 金品质•高追求 我们让你更放心！
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当系统的过渡过程有超调时，由于误差有正有负， 积分后不能反映整个过程误差的大小，所以若不能预先 知道系统的过渡过程有无超调，就不能应用上式计算I值 ，以评价所有时间里面误差总和的大小。
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. 十扰：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、十扰)作用下，从系统的一定的初始状态出发，所经历的由其内部的固有特性(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):记为称F(s)为? (t)的Laplace变换其中算子s= b + j 3为复数。
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，等于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，多个输入同时作用于线性系统的总响应，等于各个输入单独作用时分别产生的响应之和，且输入增大若十倍时，其输出亦增大同样的倍数。
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。
机械工程控制基础复习资料
机械工程控制基础复习资料1.机械工程控制基础：是研究一机械工程技术为对象的控制论问题；是研究在这一工程领域中广义系统的动力学问题，也就是研究系统及其输入、输出三者之间的动态关系。
2.系统分析：当系统已定，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。
3.最优控制：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。
4.最优设计：当输入已知，且输出也是给定时，确定系统应使得输出尽可能符合给定的最佳要求。
5. 系统识别或系统的辨识：当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。
6.信息传递：是指信息在系统及过程中以某种关系动态地传递，或称转换。
7.信息的反馈：就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。
8.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。
9.按系统是否存在反馈，将系统分为开环系统和闭环系统。
10.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。
11.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。
12.数学模型：是系统动态特性的数学表达式。
13.分析法：是依据系统本省所遵循的有关定律列写数学表达式。
14.实验法：是根据系统对某些典型输入信号的响应或其它实验数据建立数学模型。
15.线性系统：系统的数学模型表达式是线性。
16.非线性系统的最重要特性，是不能运用叠加原理。
17. 传递函数：线性定常系统的传递函数，是初始条件为零时，系统输出地拉氏变换比输入的拉氏变换。
18. 传递函数：是通过输入与输出之间信息的传递关系，来描述系统本省的动态特性。
19.方块图：是系统中各环节的功能和信号流向的图解表示方法。
20.串联：各个环节传递函数一个个顺序连接。
21.并联：凡是几个环节的输入相同，输出相加或想减的连接形式。
22.反馈：是将系统或某一环节的输出量，全部或部分地通过传递函数回输到输入端，又重新输入到系统中去。
机械工程控制基础【共81张PPT】精选全文完整版
2、传递函数确定
（1）对实验测得的系统对数幅频曲线进行分段处理。即用斜率 为20dB/dec整数倍的直线段来近似测量到的曲线。
（2）当某处系统对数幅频特性渐近线的斜率发生变化时，此 即为某个环节的转折频率。①当斜率变化+20dB/dec时,可知处 有一个一阶微分环节Ts+1; ②若斜率变化+40dB/dec时，则处 有一个二阶微分环节 (s2/ 2n+2s/n+1) ③ 若斜率变化 20dB/dec时,则处有一个惯性环节1/(Ts+1);③若斜率变化40dB/dec时，则处有一个二阶振荡环节1/ (s2/ 2n+2s/n+1) 。
系统开环的对数幅频特性:
n
L() 20 lg A() 20 lg[ Ai ()]
n
20 lg Ai ()
i 1
i 1 n
Li ()
开环相频特i性1 :
n
() G( j) i ()
由此看出，系统的开环i对1 数幅频特性L(ω)等于各
个串联环节对数幅频特性之和；系ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的开环相频特
性 等于各个环节相频特性之和。
即用斜率为 20dB/dec整数倍的直线段来近似测量到的曲线。
绘图制4-1系7 统纯开微环分2对环数节幅的频Bo特de性图曲线的一般步骤：
2
(2) 将各环节的对数幅频特性和相频特性曲线分别画于半对数
极坐标图在 时，在实轴上的投影为实频特性 ，在虚轴上的投影为虚频特性
对数相频特性横轴采用对数分度，纵轴为线性分度，单位为度。
曲线。
对数幅频特性的纵轴
为L(ω)=20lgA(ω)采用线 性分度，A(ω)每增加10 倍，L(ω)增加20dB；横坐 标采用对数分度，即横 轴上的ω取对数后为等 分点。
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K
T2s2 (2TKKH)s1
仍是振荡环节，但阻尼比显著增大。
4。利用正反馈增大回路的增益
X i(s) E (s)
B(s)
K
KH
X o (s)
G(s) K 1KKH
若取 KH 1/K，则回路增益可以远远大于反馈前的K。
二、利用反馈补偿取代局部结构
G0 (s) Gc (s)
G(s) G0(s) 1G0(s)Gc(s)
2。用反馈改变时间常数
X i(s)
E (s) B(s)
K Ts 1
KH
X o (s)
K
K
G(s) T s1 K 1KK H
1TK s1KH
T s1KK H T s1 1KK H
仍是惯性环节，但时间常数T减小。
2。用反馈改变时间常数
X Ts 1
KHs
X o (s)
反馈校正能有效地改变被包围环节的动态结构和参 数；
在一定条件下，反馈校正装置的特性可以完全取代 被包围环节的特性，从而可大大消弱这部分环节由于特 性参数变化及各种干扰带给系统的不利影响。
一、 利用反馈校正改变局部结构、参数
1。把积分环节变成惯性环节
X i(s) E (s)
K
s
B(s)
KH
X o (s)
K G (s) T s1 K K
1TK s1KHs T s1KH K s (TKH K )s1
仍是惯性环节，但时间常数T增大。
3。速度反馈包围振荡环节
X i(s)
E (s)
K
T2s2 2Ts1
X o (s)
B(s)
KHs
K
G(s)
T2s2 2Ts1 1T2s2 K2Ts1KHs
T2s2
K
2Ts1KKHs
若在系统工作频段内，满足： G0(jw)Gc(jw) 1
那么：G(jw) 1 Gc( jw)
G(s) 1 Gc (s)
✓ 降低对参数变化的敏感度
✓反馈补偿的功能
（1）可以扩展系统的频带宽度，加快响应速度； （2）可以减弱被反馈包围部分环节对控制性能的不利影响； （3）与串联补偿，成本较高。
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机械工程控制基础6-5
若 Gc(s)K ，则称为位置（比例）反馈。 若 Gc(s)Ks，则称为速度（微分）反馈。 若 Gc(s)Ks2 ，则称为加速度反馈。
速度反馈和加速度反馈常用的元件有传感器、测 速发电机、电流互感器等。
从控制的观点来看，采用反馈校正不仅可以得到与 串联校正同样的校正效果，而且还有许多串联校正不具 备的突出优点。