机械工程控制基础 整理(前五章).docx

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1、机械工程控制基础第1章绪论识记与领会（一）控制理论的发展简史1.控制论与机械工程控制的关系机械工程控制论是研究控制论在机械工程中应用的一门科学。2.了解控制理论发展的不同阶段及其特点。第一阶段（经典控制论）主要研究单输入单输出的线性定常系统。第二阶段（现代控制论）针对多输入多数出的线性及非线性系统进行研究。第三阶段（大系统理论）对特别庞大或复杂的系统，采用网络化计算机进行多级递阶的控制。第四阶段（智能控制理论）当系统在没有人干预的的条件下，系统能自我学习以适应变化的控制环境。（二）机械工程控制论的研究对象1.

2、机械工程控制的研究对象可以是一个机械系统，也可以是一个加工过程。按输入—系统—输出又可分为以下几类：①输入√系统√输出？（系统分析）②输入（未施加）系统√输出√（最优控制）③输入？系统√输出√（滤波与预测）④输入√系统（结构参数未知）输出√（系统辨识）⑤输入√系统（未构建）输出√（最优设计）（三）控制系统的基本概念1．理解系统信息的传递、反馈、反馈控制的概念。信息的传递：信息在系统及过程中以某种关系动态地转换的过程。反馈：指一个系统把输出的信号直接或间接不断地返回到输入端，再输入到系统的过程。反馈控制：以借用

3、反馈原理来保证系统的正常运做。2.理解系统与控制系统的含义，控制系统的一般组成和分类。系统：一般是指能完成一定任务的一些部件的组合。控制系统：可变输出能按照要求由参考输入或控制输入进行调节的系统。控制系统的组成：控制装置（给定元件、测量元件、比较元件、放大元件、执行元件、校正元件），被控制对象。控制系统的分类；按微分方程分：线性系统、非线性系统。传递信号性质：连续系统、离散系统。输入信号的变化规律：恒值控制系统、程序控制系统、随动系统。是否存在反馈：开环控制系统、闭环控制系统。3.理解对控制系统的性能要求。稳

4、定性：系统受到的扰动去除后，它回到原平衡状态或新平衡状态的能力。快速性：当系统的识记输出量和期望输出量产生偏差时，系统消除这个偏差的快速能力。准确性：调节结束后输出量和期望输出量之间的偏差。简单应用（四）机械控制的应用实例。水温调节系统第1章拉普拉斯变换识记（一）复数和复变函数1.复数的表现方法：点表示法①、向量表示法②、三角函数表示法③、指数表示法④。s=σ+jω=>σ，ω①=rcosθ+jsinθ③=rejθ④2.复变函数、极点、零点的概念。（未完成）复数s=σ+jω按某一法则可构成一个函数G(s)，由于

5、是在复数域构建成为复变函数。如：Gs=u+jv且Gs=s2+1将s带入最后可唯一确定u与σ、ω的关系、v与σ、ω的关系。u=σ2-ω2+1,v=2σω领会（二）拉氏变换与垃氏反变换。1.拉氏变换的定义，原函数与象函数的概念。Lft=Fs=0∞fte-tsdtf(t)原函数，F(s)象函数。2.拉氏变换执行的条件。①变换区间内f(t)有限断续（间断电有限）。②t→∞时，fte-ts收敛。3.垃氏反变换的定义。L-1ft:已知F(s)象函数，求f(t)原函数。（三）典型时间函数的拉氏变换。1.单位阶跃函数1t=0

6、t<01t≥0L1t=Fs=0∞1te-tsdt=-1s0∞e-tsd(-st)=-1s[e-st]0∞=1s1.单位脉冲函数δ∞t=00t≠0且-∞+∞δtdt=1、-∞+∞δtftdt=f(0)故：Lδt=0∞δte-tsdt=e-st

7、t=0=12.单位斜坡函数ft=0t<0tt≥0Lt=0∞te-stdt=-1s0∞te-std-st=-1s0∞tde-st分步积分=-1ste-st

8、0∞-0∞e-stdt=1s0∞e-stdt=-1s20∞e-std-st=-1s2e-st

9、0∞=1s23.指数函数

10、ft=eatLeat=0∞eate-stdt=0∞e-s-atdt=-1s-a0∞e-s-atd(s-a)=-e-s-ats-a

11、0∞=1s-a4.正弦函数ft=sinωt附:欧拉公式ejωt=cosωt+jsinωte-jωt=cosωt-jsinωtLsinωt=0∞sinωt∙e-stdt=0∞12j(ejωt-e-jωt)e-stdt=…=ωs2+ω25.余弦函数ft=cosωtLcosωt=0∞cosωt∙e-stdt=0∞12(ejωt+e-jωt)e-stdt=…=ss2+ω26.幂函数ft=t

12、nLtn=0∞tn∙e-stdt=n!sn+17.常用时间函数的拉变对照表简单应用（一）拉氏变换的几个重要性质1.线性性质Laf1t±af2t=aF1(s)±bF2(s)2.微分定理Lf`t=s∙Fs-f0“s”称之为—微分因子Lf``t=s∙Lf`t-f`0=s2Fs-sf0-f`0先把f`t看成一个整体⋮Lfnt=snFs-sn-1f0-sn-2f`0-sn-3f``0-⋯-fn-10当零初始条