自考 30587 机械控制工程基础汇总
机械工程控制基础复习提纲
机械工程控制基础复习提纲控制工程基础复习提纲第一章绪论1. 系统的定义及特性: p5.答:系统是由相互联系、相互作用的若干部分组成有一定的目的或一定的运动规律的一个整体。
系统具有如下特性：(1)系统的性能不仅与系统的要素有关，而且还与系统的结构有关；(2)系统的内容比组成系统的各要素的内容要丰富得多、复杂得多。
2. 模型、静态模型与动态模型：p6-8.答：模型——研究、认识、描述、分析系统的一种工具。
数学模型——用数学方法描述的抽象的理论模型，用来表达系统内部各部分之间或系统与外部环境之间的关系。
模型分为：静态模型与动态模型。
静态模型反映系统在恒定载荷或缓变载荷作用下或在平衡状态下的特性（用代数公式描述）；动态模型反映系统在瞬变载荷作用下或在不平衡状态下的特性（用微分方程或差分方程描述）。
3. 反馈(p8)、内反馈与外反馈（p8）、正反馈与负反馈.答：反馈——系统的输出部分或全部地被反过来用于控制系统的输入。
内反馈：在系统或过程中存在的各种自然形成的反馈，内反馈是系统处于运动状态的内因；外反馈：在自动控制系统中，为达到某种控制目的而人为加入的反馈（依靠外部反馈控制装置）。
负反馈：输出（被控量）偏离设定值（目标值）时，反馈作用使输出偏离程度减小，并力图达到设定值，即减小偏差；正反馈：输出偏离设定值时，反馈作用使输出偏离程度加剧，即加大偏差。
4.开环控制系统与闭环控制系统p13.答：开环控制系统没有反馈回路，系统的输出对系统没有控制作用；闭环控制系统系统有反馈回路，系统的输出对系统有控制作用。
5.对控制系统的基本要求p15.答：稳定性、快速性和准确性。
稳定性就是指系统抵抗动态过程的振荡倾向和系统能够恢复平衡状态的能力。
这是系统正常工作的首要条件；快速性是指在系统稳定的前提下，当系统的输出量与给定的输入量之间产生偏差时，消除这种偏差的快速程度；准确性是指调整过程结束后，输出量与给定的输入量之间的偏差。
自考本科机械工程控制基础复习资料
目录1引言………………………………………………2 工作原理…………………………………………3 主控制部分……………………………………4 测量部分…………………………………………5 温度控制及超温和超温警报单元………………6 温度控制器件电路…………………………………7 温度测试单元………………………………………8 七段数码管显示单元………………………………9 计算分析部分…………………………………10 电源输入单元……………………………………11 程序结构分析…………………………………12 主程序……………………………………………13 测设分析…………………………………………结论…………………………………………………空调温度控制与冷库温度控制综合性能分析1 引言温度控制与系统广泛应用于社会生活的各个领域 ,如家电、汽车、材料、电力电子等 ,常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同 , 在工业企业中,如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题。
这类控制对象惯性大,滞后现象严重,存在很多不确定的因素,难以建立精确的数学模型,从而导致控制系统性能不佳,甚至出现控制不稳定、失控现象。
传统的继电器调温电路简单实用 ,但由于继电器动作频繁 ,可能会因触点不良而影响正常工作。
控制领域还大量采用传统的PID控制方式,但PID控制对象的模型难以建立,并且当扰动因素不明确时,参数调整不便仍是普遍存在的问题。
而采用数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。
数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。
由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器DS18B20做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。
机械控制工程基础讲义
2
L
dt
Ri
Lc
idt u i
（1） （2）
Ri u0
1 u0 u 0 dt ui RC
C
2
输入
ui
u0 R （3）
输出
得：
du0 u0 dui L d u0 . 2 2 R dt RC dt dt
数学模型
第三部分
拉氏变换
定义
九个常用定理 拉氏反变换 解微分方程等
当 P=3 时得：
s 2
s 2
1 4
1 d (31) 3 K13 ds (31) F ( s )( s 2) (3 1)! 1 d 1 2 ds s( s 3)
s 2
s 2
3 8
1 1 1 1 3 , K 2 , K11 , K12 , K13 代入原式，得： 将 K1 24 3 2 4 8
+
第二部分
控制系统的数学模型
目的:建立系统模型
习题2-1 建立系统的数学模型
f(t)
k
m d2y dt 2
P y m c
已知：物体质量m，弹簧的弹性性系数k, 阻尼系数c.
习题2-1
弹簧阻力： ky
m d2y dt 2
外力 f(t)
2
k
d y m P 惯性阻力： 2 dt f(t) y
m c
dy 摩擦阻力：C dt
K
m
C
解：依动力平衡原理有：惯性力+弹簧抗力=外力
mx0 (t ) cx0 (t ) Kx0 (t ) Kxi (t )
取拉氏变换得：
机械工程控制基础考试题完整版
机械控制工程基础一、填空题1.线性控制系统最重要的特征是能够应用叠加原理，而非线性控制系统则不可以。
2．反应控制系统是依据输入量和反应量的偏差进行调理的控制系统。
3.依据自动控制系统能否设有反应环节来分类，控制系统可分为 __开环 _控制系统、 _闭环 __控制系统。
4. 依据系统输入量变化的规律，控制系统可分为恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。
5.假如在系统中只有失散信号而没有连续信号，则称此系统为失散( 数字) 控制系统，其输入、输出关系常用差分方程来描绘。
6.依据控制系统元件的特征，控制系统可分为 __线性 __ 控制系统、非线性 _控制系统。
7.线性控制系统其输出量与输入量间的关系能够用线性微分方程来描绘。
8.关于一个自动控制系统的性能要求能够归纳为三个方面：稳固性、迅速性和正确性。
9.在控制工程基础课程中描绘系统的数学模型有微分方程、传达函数等。
10.传达函数的定义是关于线性定常系统 , 在零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。
11.传达函数的构成与输入、输出信号没关，只是决定于系统自己的构造和参数，而且只适于零初始条件下的线性定常系统。
12.瞬态响应是系统遇到外加作用激励后，从初始状态到最后稳固状态的响应过程。
13.脉冲信号能够用来反应系统的抗冲击能力。
114. 单位斜坡函数t 的拉氏变换为。
2s15.单位阶跃信号的拉氏变换是 1/s 。
16．在单位斜坡输入信号作用下， 0 型系统的稳态偏差 e =。
ssK在单位阶跃输入下，稳态偏差为 0，在单位加快度输入下，稳态17. I 型系统G ( s)s(s2)偏差为∞。
1t18. 一阶系统的单位阶跃响应的表达是 1 e T。
Ts119．决定二阶系统动向性能的两个重要参数是阻尼系数ξ 和无阻尼固有频次ω n 。
20.二阶系统的典型传达函数是w n2。
s2 2 w n s w n221．二阶衰减振荡系统的阻尼比ξ的范围为01。
机械控制工程基础期末考试知识点
机械控制工程基础期末考试知识点第一篇：机械控制工程基础期末考试知识点机械控制工程基础期末考试知识点一：选择判断题1, 控制工程的必要条件是什么？（快速性，准确性，稳定性）2，单位脉冲函数的拉式变换结果3，什么叫系统闭环极点（算术题，选择）4，闭环函数公式（选择）5，一阶系统标准形式（选择）6，传递函数不适合非线性定常系统（判断）7，传递函数有无量纲（有无都不对，判断题）8，一阶系统的调整时间公式9，一阶系统的响应速度与什么有关系？10，超调量反映系统响应的小时增大）11,终值定理计算，t趋近与无穷时，原函数的值，（会算）GB(S)(012，影响系统的稳态误差因素（输入信号…）13，调整系统增益对系统有何影响？14，增加微分环节能增加系统阻尼。
15，什么叫系统的型次（区别几型系统）16，利用稳态计算稳态误差（有表格，必须为标准型）17，频率响应的定义（判断题，是正弦信号稳态响应）18，延时环节标坐标图（单位圆）19，零频反映系统的什么性能？（准确性）20，Bode高频段反映系统的什么性能（高频干扰能力）21，频率分析法用典型信号是什么？（正弦信号）22，系统稳定的充要条件是什么？（判断）23，滞后校正使系统响应过度快了还是慢了？（慢了）24，会用劳斯判据判别稳定性。
2KWN=2 2S+2ςWNS+WN二：能力应用题1，化简方框图的传递函数（课件例题）2，对质量弹簧阻尼的机械系统会求传递函数（课件参考）3，分别会算输入和干扰引起的稳态误差的计算（看课件）4，奈奎斯特图会画图（－∽，＋∽）？会奈奎斯特判断系统的稳定性会分析（P=N-Z）5，深入理解掌握传递函数，频率特性函数，幅频特性，相频特性，频率响应直接的转换关系？6，掌握超前，滞后校正和超前的设计7，会用图解法计算Wt WCrKt8，掌握Bode图画法（正反都要掌握）会对图线叠加。
第二篇：机械控制工程基础第二章答案习题2.1什么是线性系统?其最重要的特性是什么?下列用微分方程表示的系统中,表示系统输出,表示系统输入,哪些是线性系统?(1)(2)(3)(4)解:凡是能用线性微分方程描述的系统就是线性系统。
控制工程基础课程考核知识点.
《控制工程基础》课程考核知识点：第1章绪论考核知识点：（一）机械工程控制的基本含义1.控制论与机械工程控制的关系；2.机械工程控制的研究对象。
（二）系统中信息、信息传递、反馈及反馈控制的概念1.系统信息的传递、反馈及反馈控制的概念；2.系统的含义及控制系统的分类。
第2章控制系统的数学模型考核点：（一）数学模型的概念1.数学模型的含义；2.线性系统含义及其最重要的特征——可以运用叠加原理；3.线性定常系统和线性时变系统的定义；4.非线性系统的定义及其线性化方法。
（二）系统微分方程的建立1.对于机械系统，运用达朗贝尔原理建立运动微分方程式；2对于电气系统运用克希霍夫电流定律和克希霍夫电压定律，建立微分方程式；3.简单液压系统微分方程式的建立。
（三）传递函数1.传递函数的定义；2.传递函数的主要特点：（1）传递函数反映系统本身的动态特性，只与本身参数和结构有关，与输入无关；（2）对于物理可实现系统，传递函数分母中S的阶数必不少于分子中S的阶次；（3）传递函数不说明系统的物理结构，不同的物理系统只要它们的动态特性相同，其传递函数相同；3.传递函数零点和极点的概念。
（四）方块图及系统的构成1.方块图的表示方法及其构成；2.系统的构成（1）串联环节的构成及计算；（2）并联环节的构成及计算；（3）反馈环节的构成及计算；3.方块图的简化法则（1）前向通道的传递函数保持不变；（2）各反馈回路的传递函数保持不变；4.画系统方块图及求传递函数步骤。
（五）机、电系统的传递函数1.各种典型机械网络传递函数的计算及表示方法；2.各种典型电网络及电气系统传递函数的计算及表示方法；3.加速度计传递函数计算；4.直流伺服电机驱动进给系统传递函数计算。
.第3章控制系统的时域分析考核知识点：（一）时间响应1.时间响应的概念；2.瞬态响应和稳态响应的定义。
（二）脉冲响应函数1.脉冲响应函数的定义；2.脉冲响应函数与传递函数的关系；3.如何利用脉冲响应函数求系统在任意输入下的响应。
《机械控制工程基础》考试知识点
《机械控制工程基础》考试知识点需掌握的课程基本内容和具体要求(一)控制系统的基本概念(1)控制的任务，被控制对象、输入量、输出量、扰动量的概念。
(2)开环控制系统、闭环控制系统及反馈的概念。
(3)控制系统的组成、分类、基本环节及对控制系统的基本要求。
(4)三种基本控制方式及特点。
(二)控制系统的数学模型(1)拉氏变换与拉氏反变换的概念，拉氏变换的性质(2) 拉氏变换、与反变换的应用(3)数学模型概念。
简单机、电元件及系统（包括无源和有源电网络）列写微分方程式的方法。
(4) 传递函数的定义、性质，从控制系统的微分方程建立传递函数，求取控制系统开环传递函数、闭环传递函数。
(3)典型环节的传递函数及瞬态(动态)特性。
(4)系统方框图描述及闭环传递函数推导。
系统结构图绘制方法及简化原则，串联、并联、反馈连接时传递函数的求法。
用方框图简化方法求系统的传递函数。
(三)控制系统时域分析(1)时间响应概念(2)—阶系统的瞬态响应与性能指标。
(3)二阶系统的瞬态响应，欠阻尼二阶系统响应的性能指标计算。
(四)控制系统的频域分析(1)频率特性基本概念。
(2)频率特性的表示方法：极坐标图、对数频率特性图。
(3)典型环节(放大、积分、微分、惯性、—阶微分、二阶振荡环节)频率特性，(4)系统开环频率特性曲线(极坐标图、对数频率特性图)绘制方法。
(5) 最小相位系统、非最小相位系统的概念(6) 已知最小相位系统的幅频特性曲线，求传递函数(7) 几个闭环频域性能指标的定义：零频值、谐振频率、谐振峰值、截止频率、截止带宽等，及它们与时域性能指标的定性关系。
（五）控制系统的稳定性分析(1)稳定性的概念，系统闭环稳定的充要条件（2）判别系统闭环稳定性的判据——劳斯稳定判据、Nyquist判据、Bode判据及其应用。
(5)控制系统的相对稳定性：相角裕量、幅值裕量定义及计算方法。
（六）稳态误差分析（1）稳态误差的定义、静态误差系数的定义、误差传递函数的含义（2）稳态误差分析计算——典型输入下的稳态误差、扰动输入下的稳态误差。
自考 30587 机械控制工程基础
高纲1514江苏省高等教育自学考试大纲30587 机械控制工程基础扬州大学编江苏省高等教育自学考试委员会办公室Ⅰ课程性质与课程目标一、课程性质和特点《机械控制工程基础（含实践）》是机械制造及自动化专业的主要专业基础课程。
通过学习，获得机电控制系统分析及设计的基本理论、基本知识和方法；通过理论学习和仿真课程设计，具备对机电控制系统的稳定性、稳态性以及快速性等性能的分析能力，初步掌握机电控制系统的设计方法。
本课程的先修课程为：工程力学、机械设计、机械工程材料、机械制造技术；后续课程为：其它专业课程、课程设计、毕业设计。
二、课程目标1. 使考生掌握分析已有机电控制系统的结构、组成以及工作原理的方法；2. 掌握机电控制系统数学模型的建立、动态性能及稳态性能等的分析和计算以及系统的综合校正等基本原理和方法；3. 通过理论学习、物理实验和仿真实验，训练考生对机电控制系统的综合分析和设计能力；4. 理解机械、电气以及控制工程各领域之间的联系。
三、与相关课程的联系与区别《机械控制工程基础》是一门新兴技术科学，也是一门边缘学科，以控制理论为基础，以有关自动控制和系统动力学的理论及其在机械工程中应用为主要研究对象。
学习本课程应具备自动控制理论、高等数学、积分变换、复变函数、电工电子技术、理论力学、机械振动等课程。
四、课程的重点和难点1.课程的学习重点1）建立机械控制工程的微分方程、传递函数及其方框图、频率特性等数学模型；2）机械控制工程的一阶系统、二阶系统以及高阶系统的时间响应，时域性能指标等时域分析；3）机械控制工程的频率响应、频率特性、开环频率特性（极坐标）图、开环对数频率特性（伯德）图；4）机械控制系统的劳斯稳定性判据、奈奎斯特稳定性判据、增益裕量和相位裕量等相对稳定性的分析计算，系统稳态误差的分析和计算等；5）机械控制系统的相位超前、相位滞后、相位滞后-超前以及PID等串联校正。
2.课程的学习难点1）机械控制系统的开环频率特性、以及稳定性和相对稳定性的分析与计算；2）机械控制系统的相位滞后-超前串联校正、PID校正，以及并联校正的分析与计算。
机械工程控制基础期末超级重点(收藏版)
答：内反馈是指系统内存在着的各种自然形成的反馈。它主要由系统内部各个元素之间的相互耦合而形成。内反馈反应系统内部各参数之间的内在联系，其存在对系统的动态特性有非常敏锐的影响，而机械系统存在的内反馈情况千差万别、错中复杂，因此使得机械系统纷繁复杂。
（2）.随动系统---在外界条件作用下，系统的输出能相应于输入在广阔范围内按任意规律变化的系统。
（3）.程序控制系统---在外界条件作用下，系统的输出按预定程序变化的系统。
P15*对控制系统的基本要求：稳定性、快速性、准确性。
3.1什么是时间响应？由哪两部分组成？各部分的定义是什么？
答：1）时间响应是指系统的响应（输出）在时域上的表现形式，或系统的动力学方程在一顶初始条件下得解。
机械工程控制基础（期末复习试题总结）
一．简答题.（三个共15分）
1.1机械工程控制论的研究对象和源自务是什么？答：机械工程控制论实质上是研究机械工程中广义系统的动力学问题。具体的说，它研究的是机械工程技术中的广义系统在一定的外界条件（即输入或激励，包括外加控制与外加干扰）作用下，从系统的一定的初始状态出发，所经历的其内部的固有特性（即由系统的结构和参数所决定的特性）所决定的整个动态历程：研究这一系统及其输入、输出三者之间的关系。
解：（1）对图a所示系统，由牛顿定律有
即 ；
Laplace变换：
∴传递函数
（2）对图（b）所示系统，引入一中间变量 ，并由牛顿定律有
即：
Laplace变换：
∴传递函数：
3、方框图化简，并写出传递函数G(S).(15分).
解：
化简步骤如下：
∴传递函数
四.计算题。（选考5道大题计算，共60分）
机械控制工程基础复习课
例2：系统传递函数方框图简化
前向通道 ： G1G2G3
反馈回路： L1：G1、G2、G3 相加点处 "" L2：G1、G2、H1 相加点处 "" L3：G2、G3、H 2 相加点处 ""
各反馈回路有公共传递 函数方框
例3：求如图所示系统的传递函数
Gs
X O s 前向通道的传递函数之 积 X i s 1 （每一反馈回路的开环 传递函数之积）
自动控制系统的基本组成： 输 入 串联 校正 元件 输 对 出 象
给定 元件
+
-
+
-
放大 元件
执行 元件
反馈校正 元件
测量变送 元件
给定元件：其职能是给出与期望的输出相对应的 系统输入量，是一类产生系统控制指令的装置。
测量元件：其职能是检测被控量，如果测出的物 理量属于非电量，大多情况下要把它转换成电量，以 便利用电的手段加以处理。 比较元件：其职能是把测量元件检测到的实际输 出值与给定元件给出的输入值进行比较，求出它们之 间的偏差。 放大元件：其职能是将过于微弱的偏差信号加以 放大，以足够的功率来推动执行机构或被控对象。 执行元件：其职能是直接推动被控对象，使其被 控量发生变化。 校正元件：为改善或提高系统的性能，在系统基 本结构基础上附加参数可灵活调整的元件。工程上称 为调节器。常用串联或反馈的方式连接在系统中。
第三章
☆ ☆ ☆ ☆
时间响应分析
☆ ☆ ☆ ☆
本章主要内容 典型时间信号 一阶系统的时间响应 二阶系统的时间响应 系统的误差分析与计算 本章重点与难点 一阶系统的单位阶跃响应 二阶系统的单位阶跃响应 二阶系统的性能指标 稳态误差分析与计算
机械工程控制基础复习提纲
机械工程控制基础复习提纲第一章1. 机械工程控制论的研究对象与任务。
P.2：系统、输入、输出之间的动态关系。
2. 反馈控制原理和反馈控制系统。
P.8：“测偏与纠偏”。
3. 控制系统的分类方法。
P.12：按控制系统有无反馈分（开环系统、闭环系统）；按输出变化规律分（恒值控制系统、程序控制系统、随动系统）。
4. 输入信号、输出信号、反馈信号、误差信号的概念。
P.5：5. 典型闭环控制系统的组成。
P.14：控制元件（拥有产生控制信号）、反馈元件（主要指置于主反馈通道中的元件）、比较元件（用来比较输入及反馈信号）、放大元件（把弱的信号放大以推动执行元件动作）执行元件（根据输入信号的要求直接对控制对象进行操作）、控制对象。
6. 控制论的中心思想P.15：通过信息的传递、处理与反馈来进行控制。
7. 开环和闭环控制系统的特点。
开环优点（结构简单，容易实现）；闭环优点（抗干扰能力强、精度高） 8. 对控制系统的基本要求稳定性、准确性、快速性（稳、准、快）第二章1. 数学模型的概念和种类。
P.26：是数学表达式，微分方程、差分方程、统计学方程、传递函数、频率特性式以及各种响应式等等。
2. 线性系统线性性质的两个重要条件。
P.10：叠加性、均匀性。
3. 线性定常系统的定义P.10：微分方程的系数是常数。
4. 列写微分方程的一般方法。
P.27：5. 机械系统中一些常见的非线性特性 P.11：传动间隙、死区、摩擦力。
6. 系统传递函数的定义与求法P.34：当输入和输出的初始条件为零时，输出量)(t x o 的拉氏变换与输入量)(t x i 拉氏变换之比即系统的传递函数。
传递函数的零点、极点和放大系数。
7. 传递函数的性质P.35：传递函数的分母是系统的特征多项式，代表系统的固有特性，分子代表输入与系统的关系。
传递函数表达了系统本身的动态性能而与输入量的大小及性质无关。
分子多项式阶次m 不高于分母多项式阶次n ，即n m 。
机械控制工程基础习题集
《机械控制工程基础》习题及解答目录第１章绪论第２章控制系统的数学模型第３章控制系统的时域分析第４章控制系统的频域分析第５章控制系统的性能分析第６章控制系统的综合校正第７章模拟考试题型及分值分布第1章绪论一、选择填空题1。
开环控制系统在其控制器和被控对象间只有（正向作用）。
P2A.反馈作用B。
前馈作用C。
正向作用D。
反向作用2.闭环控制系统的主反馈取自（被控对象输出端)。
P3A.给定输入端B。
干扰输入端C。
控制器输出端 D.系统输出端3.闭环系统在其控制器和被控对象之间有(反向作用）。
P3A。
反馈作用B。
前馈作用C。
正向作用 D.反向作用A。
输入量 B.输出量C。
反馈量D。
干扰量4。
自动控制系统的控制调节过程是以偏差消除（偏差的过程）。
P2—3A.偏差的过程B。
输入量的过程 C.干扰量的过程 D.稳态量的过程5.一般情况下开环控制系统是（稳定系统）。
P2A.不稳定系统B.稳定系统C.时域系统D。
频域系统6.闭环控制系统除具有开环控制系统所有的环节外，还必须有(B）.p5A.给定环节B。
比较环节C。
放大环节 D.执行环节7.闭环控制系统必须通过（C）。
p3A.输入量前馈参与控制B。
干扰量前馈参与控制C。
输出量反馈到输入端参与控制D。
输出量局部反馈参与控制8.随动系统要求系统的输出信号能跟随（C的变化）。
P6A。
反馈信号 B.干扰信号 C.输入信号D。
模拟信号9。
若反馈信号与原系统输入信号的方向相反则为（负反馈）。
P3A.局部反馈B.主反馈C。
正反馈D。
负反馈10．输出量对系统的控制作用没有影响的控制系统是(开环控制系统)。
P2A。
开环控制系统B。
闭环控制系统 C.反馈控制系统D。
非线性控制系统11.自动控制系统的反馈环节中一般具有（B )。
p5A.。
给定元件B。
检测元件C．放大元件D．执行元件12. 控制系统的稳态误差反映了系统的〔 B 〕p8A. 快速性B.准确性C. 稳定性D.动态性13.输出量对系统的控制作用有直接影响的系统是（B ）p3A.开环控制系统B.闭环控制系统C。
机械控制工程基础知识点总结
机械控制工程基础知识点总结一、知识概述《机械控制工程基础》①基本定义：机械控制工程呢，就是研究机械工程技术中的控制原理、方法等东西的学科。
简单说，就是让机械按照咱们想要的方式去工作，好比指挥一个机器人做出各种动作。
②重要程度：在机械学科里超重要啦。
如果机械没有好的控制，就像没了方向盘的汽车，瞎跑乱撞。
机械制造、机器人研发、自动化生产等好多领域都得用它。
③前置知识：需要先懂得一些基本的机械原理，像机械传动那些知识，还有物理里的动力学基础，也就是力和运动的知识。
比如说你想在机械控制中搞清楚一个部件怎么动得稳当，不知道动力学肯定不行。
④应用价值：在现代工业生产里，像汽车生产线自动化控制、数控机床里对刀具的控制，能让产品质量超稳定。
在智能家居里，控制窗帘开合、空调温度啥的也靠这方面的知识。
二、知识体系①知识图谱：它在机械学科里像个联络中心。
跟机械原理、力学、电子电路等知识都有紧密联系，是很多复杂机械系统的思维大脑。
②关联知识：和机械制造关系密切，因为制造出的机械部件要控制得好才能发挥好作用。
还有电气知识，现在机械很多都和电联系在一起，电机的控制就是典型。
③重难点分析：- 掌握难度：理解各种控制系统的原理有点难，像闭环控制、开环控制，概念不太好理解。
- 关键点：掌握不同控制方式的特点和适用场景是关键。
比如说开环控制简单但精度可能低，闭环控制精度高能自动调整不过成本高。
④考点分析：- 在考试中的重要性：蛮重要的，机械相关专业考试经常考。
- 考查方式：会有概念问答，像让你说说闭环控制系统的组成部分；也有计算，比如计算控制系统的传递函数之类的。
三、详细讲解【理论概念类】①概念辨析：- 控制系统：就是对机械的各种动作、性能等进行调节、管理的系统。
就好比训宠物，得让宠物听你的话，控制系统就让机械听指挥。
- 开环控制：简单说就是给个输入，机械就按照预定的程序工作，不管最终结果是不是准确。
就像咱定个闹钟，不管当时是白天黑夜，到点就响，不会看看外边天亮没亮来调整响铃时间。
机械控制工程基础复习
主要特点：
控制方式：
反馈控制，反馈按反馈极性的不同分成两种形式：正反馈，负反馈。
控制器
被控制 对象
输入量
输出量
闭环控制 典型方框图
扰动
4.本书主要内容
01
输入信号
典型信号
02
系统
核心内容：输入与输出的关系
开环控制：开环控制是指控制器与被控对象之间只有顺向作用 而没有反向联系的控制过程。
主要特点：
控制方式：
控制器
被控制 对象
给定值
输出 量
按给定值 控制的原 理方框图
开环控制方式
输出影响输入，所以能削弱或抑制干扰； 低精度元件可组成高精度系统； 因为可能发生超调，振荡，所以稳定性很重要。
03
输出信号
建模
计算结果 时间响应 频率响应 稳定性分析
一、典型输入信号
为了便于对系统进行分析，设计和比较，根据系统常遇到的输入信号形式。在数学描述上加以理想化的一些基本输入函数，称为典型输入信号。
1
控制系统中常用的典型输入信号有：单位阶跃、单位斜坡（速度）函数、单位加速度（抛物线）函数、单位脉冲函数和正弦函数。
3.控制系统的分类
开环系统
闭环系统
按给定值操纵。信号由给定值至输出量单向传递。一定的给定值对应一定的输出量。系统的控制精度取决于系统事先的调整精度。对于工作过程中受到的扰动或特性参数的变化无法自动补偿。结构简单，成本低廉，多用于系统结构参数稳定和扰动信号较弱的场合。
输出不影响输入，对输出不需要测量，通常容易实现； 组成系统的元部件精度高，系统的精度才能高； 系统的稳定性不是主要问题；
机械控制工程基础绪论
的实现提供了基础支持。
控制工程的历史与发展
历史回顾
控制理论的发展可以追溯到20世 纪初，随着反馈控制理论的提出 和应用，控制工程逐渐形成一门 独立的学科。
发展趋势
随着计算机技术、通信技术和人 工智能的不断发展，控制工程正 朝着智能化、网络化、自适应和 鲁棒性的方向发展。
未来展望
随着科技的进步和社会需求的不 断变化，控制工程将在更多领域 发挥重要作用，如智能制造、物 联网、新能源等。
机械控制工程基础绪论
• 引言 • 机械控制工程概述 • 机械控制系统基础知识 • 控制系统的基本原理 • 控制系统实例分析 • 结论与展望
01
引言
主题简介
机械控制工程基础是一门介绍机 械控制系统设计和分析的学科。
它涵盖了控制理论、控制系统分 析和设计、以及各类控制算法等
内容。
通过学习本课程，学生将掌握控 制系统的基本原理、性能分析和
航空航天控制系统的应用
航空航天控制系统广泛应用于卫星轨道转移、导弹精确制 导、飞机自动驾驶等领域，如卫星通信系统、导弹制导系 统、飞机自动驾驶系统等。
06
结论与展望
本课程总结
熟悉线性时不变系 统的传递函数和方 框图表示方法。
了解控制系统的性 能指标和稳定性分 析方法。
掌握控制系统的基 本概念、组成和分 类。
校正
校正是指通过调整系统参数来改善系统性能的过程。通常采用PID控制器等装置来调整系统参数，以 达到所需的性能指标。
优化
优化是指在满足一定约束条件下，寻找使某个性能指标达到最优的系统参数的过程。常见的优化方法 包括遗传算法、模拟退火算法和粒子群优化算法等。
05
控制系统实例分析
电机控制系统
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高纲1514江苏省高等教育自学考试大纲30587 机械控制工程基础扬州大学编江苏省高等教育自学考试委员会办公室Ⅰ课程性质与课程目标一、课程性质和特点《机械控制工程基础（含实践）》是机械制造及自动化专业的主要专业基础课程。
通过学习，获得机电控制系统分析及设计的基本理论、基本知识和方法；通过理论学习和仿真课程设计，具备对机电控制系统的稳定性、稳态性以及快速性等性能的分析能力，初步掌握机电控制系统的设计方法。
本课程的先修课程为：工程力学、机械设计、机械工程材料、机械制造技术；后续课程为：其它专业课程、课程设计、毕业设计。
二、课程目标1. 使考生掌握分析已有机电控制系统的结构、组成以及工作原理的方法；2. 掌握机电控制系统数学模型的建立、动态性能及稳态性能等的分析和计算以及系统的综合校正等基本原理和方法；3. 通过理论学习、物理实验和仿真实验，训练考生对机电控制系统的综合分析和设计能力；4. 理解机械、电气以及控制工程各领域之间的联系。
三、与相关课程的联系与区别《机械控制工程基础》是一门新兴技术科学，也是一门边缘学科，以控制理论为基础，以有关自动控制和系统动力学的理论及其在机械工程中应用为主要研究对象。
学习本课程应具备自动控制理论、高等数学、积分变换、复变函数、电工电子技术、理论力学、机械振动等课程。
四、课程的重点和难点1.课程的学习重点1）建立机械控制工程的微分方程、传递函数及其方框图、频率特性等数学模型；2）机械控制工程的一阶系统、二阶系统以及高阶系统的时间响应，时域性能指标等时域分析；3）机械控制工程的频率响应、频率特性、开环频率特性（极坐标）图、开环对数频率特性（伯德）图；4）机械控制系统的劳斯稳定性判据、奈奎斯特稳定性判据、增益裕量和相位裕量等相对稳定性的分析计算，系统稳态误差的分析和计算等；5）机械控制系统的相位超前、相位滞后、相位滞后-超前以及PID等串联校正。
2.课程的学习难点1）机械控制系统的开环频率特性、以及稳定性和相对稳定性的分析与计算；2）机械控制系统的相位滞后-超前串联校正、PID校正，以及并联校正的分析与计算。
Ⅱ考核目标本大纲在考核目标中，按照识记、领会、以及应用三个层次规定其应达到的能力层次要求。
三个能力层次是递升的关系，后者必须建立在前者的基础上。
各能力层次的含义是：1.识记理解本课程中的名词术语、基本知识、概念的意义，并能准确表达。
2.领会在识记的基础上，能全面把握基本内容、基本理论和概念、基本方法，并注意各种概念、方法的特点与联系。
3.应用在识记和领会的基础上，能对机械工程控制系统分析和设计中的问题进行正确的阐述、计算和分析，能运用所学的基本知识和理论、方法，解决机械工程控制系统分析和设计中的实际问题。
Ⅲ课程内容与考核要求第1章绪论一、学习目的与要求考生通过对第一章的学习，了解不同阶段控制理论的发展情况以及控制系统的基本类型；掌握开环控制系统和闭环控制系统的工作原理、基本组成和结构，以及对控制系统基本性能的要求。
二、课程内容控制工程概述、控制系统的结构、控制系统的基本类型、对控制系统的基本要求。
三、考核知识点与考核要求1. 控制系统的结构识记：开环控制系统及其特点；闭环控制系统及其特点；半闭环控制系统及其特点；反馈控制系统；正反馈和负反馈；反馈控制系统的组成元件及含义。
领会：闭环控制系统工作过程；检测偏差用于纠正偏差的原理。
应用：参考对闭环恒温箱控制系统，分析教材习题1.4所述仓库大门自动控制系统及习题1.5所示液位自动控制系统的工作原理，并画出控制系统框图。
2. 控制系统的基本类型识记：恒值控制系统；伺服跟踪系统；程序控制系统；连续模拟式控制系统；离散数字式控制系统；有差系统；无差系统。
领会：各类型控制系统的基本含义；不同类型控制系统间的异同。
3. 对控制系统的基本要求识记：稳定性；快速性；准确性；稳态误差。
领会：稳、准、快各自的意义及其间的相互影响。
四、本章重点、难点重点：闭环控制系统的组成及工作原理；对控制系统的基本要求。
难点：闭环控制系统的工作原理、闭环控制系统的方框图。
第2章控制系统的数学模型一、学习目的与要求掌握建立机械控制系统的数学模型、传递函数以及控制方框图模型等方法，分析复杂闭环控制系统方框图模型等效变化。
二、课程内容控制系统的微分方程；控制系统的传递函数；典型环节的传递函数；控制系统的方框图；典型系统的数学模型分析。
三、考核知识点与考核要求1.控制系统的微分方程识记：线性系统及其特性；非线性系统及其特性；间隙非线性；死区非线性；摩擦力非线性；饱和非线性；平方律非线性；本质非线性；非本质非线性；微分方程；自由运动状态；自由运动模态；微分方程的通解；微分方程的特解和特解；自然响应；强迫响应。
领会：线性系统的两个重要特性；微分方程和齐次微分方程的意义。
应用：建立控制系统微分方程；用拉普拉斯变换求解微分方程。
2.控制系统的传递函数识记：传递函数的定义；传递函数的特点；传递函数的基本模型（一般形式）；传递函数的零极点模型；传递函数的时间常数模型；系统的零点；系统的极点；系统的传递系数（根轨迹增益）；静态（稳态）增益；时间常数；典型环节及其传递函数；储能元件和耗能元件。
领会：传递函数表达式的含义；传递函数与微分方程之间的关系；微分环节对系统的控制作用。
应用：建立机械、液压、电气等元件或系统的传递函数。
3.控制系统的函数方框图模型识记：方框图的基本结构要素及特性；控制系统串联联接；控制系统的并联联接；控制系统的反馈联接；前向通路；反馈通路；闭环传递函数；开环传递函数；反馈传递函数；干扰输入传递函数；闭环特征方程。
领会：闭环控制系统框图模型的特点；方框图模型中分支点前移或后移的等效变换图；方框图模型中相加点前移或后移的等效变换图。
应用：根据系统各原件数学模型绘制系统的方框图模型；由系统方框图模型求系统的传递函数；同一方框图模型以不同输出时的传递函数；由方框图等效变换求传递函数。
四、本章重点、难点重点：建立控制系统的微分方程；建立控制系统的传递函数；由方框图模型等效变换求系统传递函数。
难点：建立控制系统的微分方程；由方框图模型等效变换求系统传递函数。
第3章控制系统的时域分析一、学习目的与要求掌握一阶系统、二阶系统数学模型、特点、系统的时间响应及组成，二级系统的时域性能指标的计算，综合分析高阶系统的时间响应及性能影响因素。
二、课程内容控制系统的瞬态响应；一阶系统的数学模型及时间响应；典二阶系统的数学模型及时间响应；高阶系统的时间响应及性能分析。
三、考核知识点与考核要求1.控制系统的瞬态响应识记：单位阶跃信号及其拉氏变换；单位斜坡信号及其拉氏变换；单位抛物线信号及其拉氏变换；单位脉冲信号及其拉氏变换；单位正弦信号及其拉氏变换；时间响应；稳态响应；瞬态响应；稳态分量；瞬态分量；延迟时间；上升时间；峰值时间；最大超调量；调节时间；振荡次数；稳态误差。
领会：时间响应的组成；稳态响应；瞬态响应。
2.一阶系统的数学模型及时间响应识记：一阶系统的微分方程及传递函数；一阶系统的极点；一阶系统的时间常数；一阶系统的单位阶跃响应；一阶系统的单位脉冲响应；一阶系统的单位斜坡响应。
领会：一阶系统极点对稳定性的影响；一阶系统时间常数对快速性的影响；一阶系统单位阶跃响应的组成；一阶系统单位阶跃响应的特性；一阶系统的调节时间；一阶系统的单位脉冲响应的稳态分量和瞬态分量；一阶系统单位斜坡响应的稳态分量和瞬态分量；一阶系统单位斜坡响应的稳态误差。
应用：掌握一阶系统的稳态值、稳态误差、时间常数、增益系数的计算方法。
3.二阶系统的数学模型及时间响应识记：二阶系统的微分方程及传递函数；二阶系统的极点（特征根）；无阻尼固有频率；阻尼比；有阻尼固有频率；零阻尼状态；欠阻尼状态；临界阻尼状态；过阻尼状态就；二阶系统的单位阶跃响应；二阶系统的单位脉冲响应；二阶系统的单位斜坡响应；二阶系统的稳态误差；二阶系统的时域性能指标。
领会：二级系统极点随阻尼比变化在s复平面上的分布规律；不同阻尼状态下二阶系统时间响应的组成；二阶系统的特性参数阻尼比和固有频率对系统动态性能（快速性和稳定性）的影响；在单位斜坡信号作用下二阶系统的稳态误差。
应用：二阶系统的固有频率和阻尼比的计算；欠阻尼状态下二阶系统单位阶跃响应的分析计算；单位斜坡信号作用下二阶系统的稳态响应及稳态误差分析计算；欠阻尼状态下二阶系统的时域性能指标的分析与计算。
4.高阶系统的时间响应及性能分析识记：高阶系统组成；高阶系统的特征根；高阶系统的实数极点；高阶系统的共轭复数极点；高阶系统的传递函数；高阶系统的单位阶跃响应；高阶系统的单位脉冲响应；高阶系统的稳态分量和瞬态分量；高阶系统的模态；高阶系统的稳定状态、临界稳定状态、不稳定状态；主导极点。
领会：高阶系统时间阶跃响应的组成及其与控制信号（输入信号）或系统极点之间的关系；高阶系统自由运动模态的具体形式；高阶系统稳定性的充分必要条件；系统极点对系统动态性能的影响；系统的零点及增益对系统动态性能的影响。
四、本章重点、难点重点：一阶系统的单位阶跃响应及特性分析；二阶系统的时间响应及性能分析；二阶系统时域性能指标的分析与计算；判断系统稳定的充分必要条件；高阶系统时间响应组成模态；系统极点、零点及增益对系统性能的影响。
难点：二阶系统时域性能指标的分析与计算；高阶系统自由运动模态的结构形式；高阶系统的性能分析。
第4章控制系统的频域分析一、学习目的与要求掌握机械控制系统的频率特性、开环极坐标频率特性曲线及开环对数坐标频率特性曲线的绘制；了解闭环频率特性及其频域性能指标的意义。
二、课程内容频率特性的基本概念；典型环节的频率特性；控制系统的开环频率特性；控制系统的闭环频率特性。
三、考核知识点与考核要求1.频率响应及频率特性识记：频率响应；频率特性；幅频特性和相频特性；实频特性和虚频特性；对数幅频特性和对数相频特性；十倍频程；幅值穿越频率（截止频率）；相频穿越频率（相位交点频率）；典型环节的频率特性及其频率特性图；惯性、一阶微分、振荡以及二阶微分等环节的转折频率；惯性、一阶微分、振荡以及二阶微分等环节的低频渐近线和高频渐近线。
领会：频率响应的分析推导；各频率特性之间的关系；幅相频特性图（极坐标图）和对数频率特性图（Bode）图的对应关系；典型环节的频率特性及频率特性图。
应用：由控制系统微分方程或传递函数求系统的频率响应；由频率响应求频率特性；由传递函数求频率特性；幅值穿越频率和相频穿越频率的计算；绘制典型环节的幅相频特性（极坐标）图和对数频率特性（Bode）图。
2.控制系统的开环频率特性识记：开环频率特性；开环极坐标图；系统类型；最小相位传递函数和非最小相位传递函数；最小相位系统和非最小相位系统；非最小相位环节；开环对数频率特性；开环对数频率特性（Bode）图；闭环频域性能指标。