10机械控制工程基础总复习

第一章绪论

1-1 机械工程控制论的研究对象与任务

1．什么叫被控对象、被控量、给定值或希望值（参考输入）？

被控对象：工作的机器设备

被控量：表征机器设备工作状态的物理量

给定值：对物理参量（被控量）在运行过程中的要求。

2．自动控制的任务是什么？

在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使被控对象的被控量自动地按照预定的规律运行。

3．自动控制系统的组成

控制装置和被控对象

1-2 自动控制的基本方式

1．控制装置必须具备哪三个职能部件？

比较元件、执行元件、测量元件。

2．自动控制的三种基本控制方式是什么？

①按给定值操纵的开环控制；②按干扰补偿的开环控制；③按偏差调节的闭环控制

3．能画出按给定值操纵的开环控制的系统原理框图、按干扰补偿的开环控制的系统原理框图、按偏差调节的闭环控制的系统原理框图

①按给定值操纵的开环控制

②按干扰补偿的开环控制

③按偏差调节的闭环控制

4．什么叫开环控制？

控制装置与被控对象之间只有单方向的联系，信号由给定值至被控量是单向传递的。5．什么叫闭环控制？

被控量要返回来与给定值进行比较，控制信号必须沿前向通道和反馈通道往复循

环地闭路传送，形成闭合回路，故称闭环控制。

1-3 对控制系统的性能要求

1．什么叫动态过程或过渡过程？

通常把系统受到外作用后，被控量随时间变化的全过程，称为动态过程或过渡过程。 2．工程上常常从稳、快、准三个方面来评价自动控制系统的总体精度

第二章 自动控制系统的数学模型

1．什么叫数学模型？

描述系统的输入、输出变量以及系统内部各个变量之间关系的数学表达式称为系统的数学模型。

2．建立数学模型有哪两种方法？ 解析法和实验法

3．线性定常系统的数学模型的种类有哪些？ 微分方程、传递函数、频率特性等

2-1 系统的微分方程

1．什么是线性系统？其最重要的特性是什么？

当系统的数学模型能用线性微方程描述时，该系统称为线性系统。线性系统最重要的特性是可以运用叠加原理。

2．RC 网络相关系统的微分方程的建立（课件12年第2次课） 练习题1. 列写如图所示无源网络的微分方程。

L

C

r

u c

u

解答见课件12年第2次课P33

练习题2. 列写如图所示无源网络的微分方程。（课件12年第2次课）

r

c

2

C

解答见课件12年第2次课P40

3．力学相关系统的微分方程的建立（课件12年第2次课）

练习题1. 建立图示机械系统的动态方程。图中,x(t)为输入位移量，y(t)为输出位移量。（P75

2.2）（课件12年第2次课）

2

f )

(t x )

(t y

1

f

解答见课件12年第2次课P62

补充知识

（1）6个常用的拉氏变换

s t L 1)](1[= 2

1][s

t L = 2

2

][sin ω

ω

ω+=

s t L 2

2

][cos ω

ω+=

s s t L 1)]([=t L δ

3

2

2

][s

t L =

（2）求拉氏变换的方法（参考12年第3次课课件）

)5)(1()(0)(0)1(++==

)5cos 1(5)(0)(0)2(t t f t f t -==<时，：

t

e

t f t f t t

10cos )(0)(0)3(5.0-==<时，：

)

3

5sin()(0)(0)4(π+

==

t

T e

t f t f t 11)(0)(0)5(--==<时，：

（3）求拉氏逆变换的方法（参考12年第3次课课件）

)

5(1)()1(+=

s s s F 求下列函数的原函数

)

23)(1(7

)()2(2

++++=

s s s s s F

)

1(1)()3(2

++=

s s

s s F

8

410)()4(2

++=

s s s

s F

2-2 传递函数

1．传递函数的定义

线性定常系统或元件的传递函数为在零初始条件下，系统或元件的输出变量拉氏变换与输入变量拉氏变换之比。

2．零初始条件的意义

（1）输入作用是在t=0以后才加于系统。即在t=0-时，输入量及其各阶导数为0。

（2）输入信号作用于系统之前系统是静止的。即在t=0-时，输出量及其各阶导数为零。 3、6个典型环节的传递函数（只是表达式） （1）比例环节K s G =)(； （2）惯性环节1

1)(+=

Ts s G ；

（3）微分环节s s G =)(； （4）积分环节s

s G 1)(=

；

（5）振荡环节2

2

2

2)(n

n n

s s s G ωζωω++=

；

（6）延迟环节s

e s G τ-=)(。

2-3 系统的传递函数方框图及其简化

1．动态结构图的基本单元有哪些？ 信号线、方框、分支点、想加点

2．建立系统动态结构图的方法（课件12年第5次课） （1）绘制下图所示无源网络的方框图。

解答参考课件12年第5次课P4

3．利用动态结构图的等效变换求传递函数（课件12年第5次课）