机械控制工程基础总结

一：填空题

1.什么叫反馈，反馈控制？

将系统的输出全部或部分地返送回系统的输入端，并与输入信号共同作用于系统的过程，称为反馈或信息反馈。

所谓的反馈控制就是利用反馈信号对系统进行控制。

2.经典控制系统需要做什么？

本书需要是以经典控制理由来研究问题1，即通过已知系统与输入求输出，来进行系统分析方面的问题研究。

3.控制系统的目标和要求是什么？

目标：所谓控制系统，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系统。反馈控制是实现自动控制最基本的方法。

基本要求：稳定性，准确性，快速性

4. 在闭环反馈系统中什么是偏差和误差？发生在什么部位？

偏差：系统的输入量与反馈量之差，即比较环节的输入。

误差信号：它是指输出量的实际差与希望值之差，通常希望值是系统的输入量，这里需要注意，误差和偏差是不相同的概念，只有在单位反馈系统，即反馈信号等于输出信号的情况下，误差才等于偏差。

发生在什么部位？

5.什么是传递函数？

传递函数是线性定常系统在零初始条件下，输出量的拉式变换与输入量的拉式变换之比。

如何将微分方程转化成传递函数。（P27 例2-1）

6.什么是开环传递函数？

描述的是开环系统（没有反馈的系统）的动态特性。它是开环系统中系统输出的拉氏变换与系统输入的拉氏变换之比。

开环传递函数与闭环传递函数关系是什么样的？

Gk(s)=G(s)·H(s) 开环传递函数

Gb(s)=G(s)/1+G(s)·H(s) 闭环传递函数

开环传函是闭环传函的一部分。

针对开环传递函数什么叫O型系统，I型系统，II型系统，特征是什么？P80,81

什么叫稳定性？（见图）

稳定因素充分必要条件是什么？

影响系统稳定因素是什么？

线性系统稳定性的影响因素：系统的结构和参数（而与初始条件、输入量的形式和大小均无关）。

非线性系统稳定性的影响因素：系统的结构和参数、初始条件、输入量的形式和大小。

7. 稳定性与开环增益关系是什么？

开环增益：即未接入负反馈电路时的放大倍数

衡量指标是什么？

如果系统稳定性不够，通过什么方法调节？

相位超前校正

校正方式：串联校正，并联校正

二简答题

1. PID校正指的是什么？对系统的影响是什么？

PID校正是一种负反馈闭环控制，PID控制器通常与被控对象串联连接，做串联校正环节。PID控制器结构改变灵活，比例与微分，积分的不同组合可分别构成PD,PI PID控制器。单由比例环节构成的控制器为比例控制器（P控制器），其实现比较简单，作用相当于串联校正中的增益调整，即增大系统的比例系数可以减少稳态误差，提高系统的控制精度。

2. 给定一个传递函数，分析该函数有哪些环节组成。

(1) 比例环节

比例环节又称无惯性环节，其运动方程式为

()() o i

x t Kx t

=

比例环节的传递函数为

()

()

()

o

i

X s

G s K

X s

==

(2) 惯性环节

显然，其传递函数为

()

()

()

o

i

1

X s K G s

X s Ts

==

+

(3) 微分环节

其运动方程式为

()i o

d

d

x x t T

t

=

传递函数为

()o

i

()

()

X s

G s Ts

X s

==

(4) 积分环节

其运动方程式为

o i

1

()()d

t

x t x t t

T

=⎰

其传递函数为

o

i

()1 ()

()

X s

G s

X s Ts

==

(5) 振荡环节

这种环节的微分方程式为

2

2

o o

o i

2

d d

2()()

d d

x x

T T x t Kx t

t t

ζ

++=

其传递函数为

o

22

i

()

()

()21

X s K

G s

X s T s Ts

ζ

==

++

(6) 二阶微分环节

这种环节的微分方程式为

()

()()

()

2

i i

2

o i

2

d d

2

d d

x t x t

x t K x t

t t

τζτ

⎡⎤

=++

⎢⎥

⎣⎦

其传递函数为

()

()

()

()

o22

i

21

X s

G s K s s

X s

τζτ

==++

(7) 延迟环节

延迟环节不单独存在，一般与其它环节同时出现。

延迟环节的输入量

()

i

x t

与输出量

()

o

x t

之间有如下关系：

()()

o i

x t x tτ

=-

延迟环节是线性环节，故而其传递函数为

3.给定一个传递函数，求这个函数的幅值和相位。（P120 4-2(1) 参考 P91 4-2