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。系统对输入信号的微分和积分的响应等丁系统对输入信号的响应的微分和积分。

16. 线性时变系统：描述系统的线性微分方程的系数为时间的函数。

17. 传递函数：传递函数是经典控制论中对线性系统进行分析、研究与综合的重要数学模型形式。

18. 数学模型：描述系统动态特性的数学表达式，称为系统的数学模型，它揭示了系统结构及其参数与系统性能之间的在关系。

19. 传递函数的定义：线性定常系统的传递函数，是初始条件为零时，系统输出的拉氏变换比输入的拉氏变换。

20. 典型环节的基本性质及主要参数(特别是时间常数、无阻尼固有频率、阻尼比)的含义：

(1) 比例环节：输出量不失真、无惯性、快速地跟随输入量，两者成比例关系。

K一比例系数，等丁输出量与输入量之比。

(2) 微分环节：在物理系统中微分环节不独立存在，而是和其它环节一起出现。

△ 微分环节的时间常数在物理系统中微分环节不独立存在，而是和其它环节一起出现。

(3) 积分环节：输出量正比丁输入量对时间的积分。

T一积分环节的时间常数。

(4) 振荡环节：含有两个独立的储能元件，且所存储的能量能够相互转换，从而导致输出带有振荡的性质，运动方程为：

T ----- 振荡环节的时间常数

阻尼比，对丁振荡环节，0＜务1

K ---- 比例系数

①n称为无阻尼固有频率。

21. 会识别系统传递函数的方框图

22. 系统传递函数方框图是系统数学模型的图解形式。可以形象直观地描述系统中各元件间的相互关系及其功能以及信号在系统中的传递、变换过程。

23. 任何系统都可以由信号线、函数方框、信号引出点及求和点组成的方框图来表示。

24. 一般系统方框图简化方法：（1）明确系统的输入和输出。对丁多输入多输出系统，针对每个输入及其引起的输出分别进行化简；（2）若系统传递函数方框图无交义回路，则根据环节申联，并联和反馈连接的等效运算法则从里到外进行简化；（3）若系统传递函数方框图有交义回路，则根据相加点、分支点等移动规则消除交义回路，然后按每（2）步进行化简；注意：分支点和相加点之间不能相互移动。

25. 时间响应：时间响应指的是在控制系统的输入作用下，被控制量（即系统输出）随时间的变化情况。

26. 瞬态响应：瞬态响应是指在某一输入信号的作用下，系统的输出量从初始状态到稳定状态的过渡过程

27. 稳态响应：稳态响应是指在tT8时，系统的输出状态y （t）。

28. 系统的响应取决丁传递函数、初始条件和输入信号。

29. 典型输入信号（单位阶跃、单位脉冲、正弦）的数学表达式及图形表达（1）单位阶跃信号

■ C1>单位阶跃信号

■

如圈GO 所示，其幅依高度等于1个单位时祢为单位阶跃信

号，其数学表达式为：

冲)[

【】心。

-------

""⑴w 罚

好氏变换式为W 同)] = / 3 •

阶跃信号是评价系蜻动态姓能时应用皎多的一种典型输入 信号#实际工作中电源的突然接通、断开,员载的哭变.开 关

的转旗等，均可视为阶跃信号H

(2) 单位脉冲信号 ■ (4)单位豚冲信号

用表示,第教手袁遂式为：

Oj <0,Z > A I /

、 I 厂。W F W fi(h —>0)

且定义 「，或(' M =】

此积分轰示脉冲面秘为L 应该指出，符合这种教学定 义的理短脉冲画最，在工卷实隅中是不可配发生的*为了 尽量摸近于苹铉脉冲找毋，通常用宽度h 很窄而肉度为X 的信号作为羊枝味冲忙号.妻肆应用中，节把时间很妞的 冲击力、脉冲住号、天蝶上的阵风状功等可用豚冲馆号供 版.单位脉冲信号的杜氏变换为：

匕网)]=1

(3) 单位正弦信号

■ (5)单位正弦信号 ・

如图3)所示为学住正弦信号.

在突际中如电源的波动、机横盘

动、元件的喙声干扰等 均可近似为正弦祜号「正弦信号是系藐或元件作劫态性it 试 脸时广泛采用的蜥入信号.

30. 上升时间、峰值时间、调整时间一一反映系统快速性；最大超调量、震荡次数一一反映平稳性 31. 上升时间：响应曲线从稳态值的10%上升到90%，或从0上升到100%所用的时间都称为上升 时间。

对丁欠阻尼的振荡环节，常采取 0〜100%的上升时间。对丁过阻尼情况通常采取 10%〜90%的 上升时间。

并教学蠢达式为:

f(n

x t - sin M

其校氏变模式为：