机械控制工程

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1、绪论1工程控制论的研究对象：系统及其输入、输出之间的动态关系。2系统分析--当系统已定，并且输入已知时，求出系统的输出，并通过输出来研究系统本身的有关问题。3系统最优控制——当系统已定，且系统的输出也已给定，要确定系统的输入应使输出尽可能符合给定的最佳要求；4系统最优设计——当输入已知且输出给定时，确定系统应使输出尽可能符合给定的最佳要求；5系统识别或系统辨识•当输入与输出均已知时，求出系统的的结构和参数，即建立系统的数学模型；6滤液与预测--当系统一定，输出已知时，可识别输入或输入中的有关信息。7反馈一把系统的输出信号直接或经过中间变换后全部或部分的

2、返回，用于控制系统的输入。8开环系统--当系统以所需方框图表示而没有反馈回路，称之为9闭环系统--当系统以所需方框图表示而存在反馈回路，称之为10控制论中心思想--在机器系统、生命系统甚至社会与经济系统中，都存在一个共同本质的特点，它们都是通过信息传输、处理与反馈来进行控制。11对闭环控制系统的首要是稳定性，然后是快速性、准确性12对于反馈控制系统的基本要求是：系统必须是稳定的，其次，系统的瞬态性能应满足瞬态性能指标要求第三，系统的稳态误差要满足生产使用时对误差的要求。数学模型1线性系统--系统的数学模型能用线性微分方程描述是，称之为2传递函数--在外

3、界输入作用前，输入、输出的初始条件为零时，线性定常系统、环节或元件的输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比，称之为3传递函数的分子分母分别反映系统本身与外界无关的固有特性和系统同外界之间的关系典型环节回顾G,s)=K包含一个保能元件和耗能元件格入为阶跃时输出按播数規律谢加有滞后时《常数越小变化越快输入为阶跃时糖出呈宜钱瓚长当入突然消失后编出保持芥G1j)=7j+1格入为汾跃时输出按招数期荦城小有择后时W笫汝越小变化越快+2办i?r+输出为衰戚播荡有痄后6•延时J不节G(s)4系统的零、极点决定系统的动态性能，零点对系统稳定性无影响，对瞬态的响应曲线的形状

4、有影响。时间响应1系统稳定，它的自由响应就是瞬态响应，稳态响应一般是强迫响应。2一阶系统中时间常数T愈小，过渡时间愈短，系统惯性愈小，系统的响应愈快。3二阶系统中，提高COn可以提高系统响应速度，减少上升时间，峰值时间和调整时间，增大S可以减弱振荡性能，降低超调，减少振荡次数，但增加上升时间和峰值。4稳态偏差与系统的结构、参数、输入信号的形式有关。5提高放大倍数，可以减小误差，过大则影响系统稳定。6为提高准确度，增加系统抗干扰，必须增大干扰作用点之前的回的放大倍数K，以及这段的积分环节数目。7时间响应概念：时间响应是系统在外加作用激励下，输出随时间变化

5、的函数关系。研究时间响应目的是分析系统的动态性能。系统的时间响应都是零状态响应8v愈大，系统的型次越高，稳态偏差越小，稳态精度愈高，但稳定性愈差，因此一般系统不超过III型。9增加积分环节，可减小甚至消除系统误差。频率特性分析1当输入与输出均已知时，求出系统的的结构和参数，即建立系统的数学模型，即为系统识别或系统辨识。2系统的频率响应是系统对正弦输入的稳态响应3幅频特性和相频特性总称称为系统的频率特性4Nyquist幅相频率特性可以表示成代数形式或极坐标形式5在复平面右半平面没有极点和零点的传递函数称之为最小相位。6通常把幅频和相频特性组成的对数频率特

6、性曲线称为Bode图。70型系统的低频渐近线：20lgKdB的水平线I型系统的低频渐近线：斜率为-20dB/dec的直线，且与横轴的交点为co=KII型系统的低频渐近线：斜率为-40dB/dec的直线，且与横轴的交点为=K1/2系统稳定性1系统在任何足够小的初始偏差作用下，其过渡过程随着时间的推移，逐渐衰减并趋于零，具有恢复原平衡状态的性能，则称系统是稳定的，否则系统是不稳定的。2线性系统的稳定性取决于系统本身的结构与参数，与输入无关3当系统所有的特征根都具有负实部，即所有特征根都位于复平面的左半平面，该系统就是稳定的。该条件是系统稳定的充要条件4系统

7、持续振荡，即系统作等幅振荡，亦即系统存在共扼纯虚根5Nyquist稳定判据的特点：1）不需要求取系统特征根就可以判断系统是否稳定；2）利用闭环控制系统的开环传递函数求取系统开环频率特性即可判断闭环系统是否稳定；3）如果系统不稳定，可以求出系统不稳定的闭环极点的个数；4）可以求出系统的相对稳定的稳定裕度，从而指出提高和改善系统动态性能的途径；5)是一种几何判据。6线性定常系统稳定的充要条件是闭环系统的特征方程的特征根都具有负实部，即GB⑻在s平面的右半平面没有极点，亦即F⑻在s平面的右半平面没有零点，即Z=0。7Nyquist稳定判据是利用系统开环频率特

8、性的极坐标图来判定系统闭环的稳定性。如果将系统开环极坐标图变为开环对数坐标图即Bode图，同样