机械工程控制基础

第一章

自动控制，指的是在没有人直接参与的情况下，利用控制器自动调节和控制机器设备或生产过程(统称为被控对象)的工作状态、使之保持不变或按预定规律变化的一种技术.

自动控制理论自动控制理论自动控制理论自动控制理论作为一门独立的学科，根据发展阶段的特点，这一理论体系可分为经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三大部分三大部分三大部分三大部分。

自动控制的基本控制方式自动控制的基本控制方式自动控制的基本控制方式自动控制的基本控制方式有三种，即开环控制、闭环控制、复合控制.。

复合控制系统复合控制系统复合控制系统复合控制系统是在闭环控制系统的基础上再附加一条开环控制通路而形成的一种控制系统。

什么是开环控制什么是开环控制什么是开环控制什么是开环控制、、、、闭环控制和复合控制闭环控制和复合控制闭环控制和复合控制闭环控制和复合控制？

1.1.1.1.信号的传递是单方向的，只存在输入端对输出端的顺向作用，而没有输出端对输入端的反作用，这样的控制称为开环控制，相应的系统称为开环控制系统。

2.2.2.2.信号的传递不再是单方向的，而是从输入端传输到输出端，又从输出端传输到输入端，形成了一个封闭的环链，这样的控制称为闭环控制，相应的系统称为闭环控制系统。

3.3.3.3.复合控制系统是在闭环控制系统的基础上再附加一条开环控制通路而形成的一种控制系统。

控制系统有哪些基本组成元件控制系统有哪些基本组成元件控制系统有哪些基本组成元件控制系统有哪些基本组成元件？

输入元件(又称给定元件), 反馈元件, 比较元件, 放大变换元件, 执行元件, 被控对象, 校正元件(又称校正装置)在工程实际中，比较元件、放大元件及校正元件常常合并在一起形成一个装置，这样的装置称为控制元件或控制器。

按输入信号的运动规律来分类，控制系统可分为以下控制系统可分为以下控制系统可分为以下控制系统可分为以下 3 种类型种类型种类型种类型: 1. 恒值控制系统(又称自动调节系统) 2. 程序控制系统3. 随动控制系统(又称自动跟踪系统）

第二章

控制系统的数学模型就是用来描述系统内部物理量间相互关系的数学表达式，是物理模型的数学描述，或系统特性的数学表示形式。

建立系统数学模型的方法有分析法和实验法两种

第三章

1系统稳定的充分必要条件是:系统的所有极点都在复平面[s]的左半部。只要有一个极点位于[s]的右半部，那么系统就不稳定，如果系统的一个或几个极点位于[s]的虚轴上，其余极点都位于[s]的左半部，那么系统就处于临界稳定，所示。由此可见，系统的稳定性只与系统的极点分布位置有关，而系统的极点又只与系统本身的结构和参数有关，反映了系统本身的固有属性。

2.系统的稳定性只取决于系统特征根实部的正负号而不论系统有没有重特征根。

3实际的控制系统，除了具有良好的稳定性外，还必须具有较快的响应速度。

5稳态误差的大小事衡量系统稳态品质的一个重要指标，标志着系统准确性和控制精度的高低。

6在实际中，通常直接把偏差当误差。

7.Tr Tp反映的是瞬态响应速度的快慢，它们的值越小，系统瞬态响应速度就越快；反之，其值越大，瞬态响应速度就越慢。

第四章

1.开环系统的对数频率特性等于其组成环节的对数频率特性的叠加。

2.凡是在【s】右半部没有零点和极点的传递函数称为最小相位传递函数，由最小相位传递函数所描述的系统（或单元）称为最小相位系统，反之，凡是在【S】右半部有零点或极点的传递函数称为非最小相位传递函数，由非最小相位传递函数所描述的系统称为非最小相位传递系统。

第五章

1.系统综合简单地说就是系统构造，其任务是寻求满足设计指标要求的控制规律和能提供这种规律的元件，以便在理论上构造出一个在物理上能实现的控制系统。

2.系统校正指的是系统的修正，其任务是在已定的系统基本组成结构(称为不可变部分或固有部分)的基础上，通过调整结构参数或以某种方式加入一些新元件(即校正元件)来改变系统的参数或结构，使修正后的系统符合设计指标要求。

3.通常把系统综合与系统校正合并称为系统的综合与校正。

4.系统综合与系统校正的过程是一个不断完善、逐步逼近的过程，其最终目的是构造一个符合给定设计指标要求的控制系统。

5.系统设计指标：在进行系统综合时，首先要系统稳定性、响应速度、稳态精度等品质特性提出量化指标要求，这些具体的量化指标要求是系统设计的依据和技术约束条件，称为设计指标。

6.系统校正的任务一是选择校正方式，二是选择校正装置。校正方式常用的系统校正方式有三种，即串联校正、反馈(并联)校正和顺馈(前馈)校正。

串联校正是把校正装置串接在系统前向通路中的一种校正方式,，反馈(并联)校正是把校正装置并联置于主反馈回路内部、形成局部反馈校正回路的一种校正方式，顺馈(前馈)校正是在主反馈回路之外，在给定信号(控制信号)与主反馈信号引出点之前，顺着前向通路方向引入校正装置，形成另一开环控制通路的一种校正方式。

7.选择校正装置校正装置校正装置校正装置的方法有两种，一是分析法，二是综合。。

8.比例p控制律,用比例控制律来进行系统校正，可提高系统的开环增益，从而可提高系统的控制精度，但同时会使统的稳定性裕量减小，甚至可能导致系统失去稳定。因此，比例控制律一般不单独使用。

9.比例微分（PD）控制律, 用PD控制律进行系统校正，可有效改善系统的动态性能, 校正作用使不稳定系统变为稳定系统，增益交界频率也比校正前增大。

10.积分（III）控制律,用I控制律进行系统校正，可提高系统的无差度，从而可消除或减小稳态误差，改善系统的稳态性能，但同时也给系统增加了一个开环0极点，使系统开环产生的相位滞后量，从而将导致相位裕量减小，相对稳定性下降。

11. 串联超前校正是把超前校正装置串接于未校正系统前向通路低功率部位的一种校正方案。

12. 超前校正装置是相频特性值为正的一种校正装置，其输出量的相位超前于输入量的相位，按照对信号有无增益作用，分为有源和无源两种类型。

第六章

1.离散控制系统有采样控制系统和数数字控制系统两种类型。连续模拟信号--离散数字信号（A/D）离散数字信号--连续模拟信号（D/A）

2.香农采样定理提出并证明了采样频率的取值原则最高频率Wmax,采样频率Ws>=2Wmax.

3.保持器用来把采样信号转换成连续信号的一种信号转换装置系统动态特性不能用微分方程来描述，只能用差分方程。

4.与连续控制系统相比，离散控制系统有如下优：(1) 校正作用由计算机软件实现，可随时随意修改校正作用，校正效果既好又灵活。(2) 数字信号的传递可有效抑制噪声，从而可有效提高系统的抗干扰能力。(3) 可采用一台计算机分时控制几个系统，可有效提高设备利用率和经济效益。(4) 可采用光栅、码盘、磁栅等高灵敏度元件来提高系统的灵敏度。