机械工程控制基础复习ppt课件.ppt

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1、机械工程控制基础——复习课件1第一章绪论反馈信号与系统的输入信号方向相反（作用相反），称负反馈。反馈信号与系统的输入信号方向相同（作用相同），称正反馈。一、反馈：将系统的输出，部分或全部地、直接或间接地返回输入端输入xi输出xoG▪1、正反馈与负反馈：2第一章绪论二、控制系统的分类——按有无反馈来分1．开环控制系统：输入和输出之间无反馈，输出对系统的控制作用无影响。控制器输入输出控制对象2．闭环控制系统：输入、输出之间有反馈，输出对控制作用有影响，反馈的作用就是减小偏差。控制器输入输出控制对象3第一章绪论三、控制系统的基本要求稳定性就是指动态

2、过程的振荡倾向和系统能够恢复平衡状态的能力。稳定的系统当输出量偏离平衡状态时，其输出能随时间的增长收敛并回到初始平衡状态。稳定性是控制系统正常工作的先决条件。1.稳定性控制系统稳定性由系统结构所决定，与外界因素无关。稳定性由控制系统内部储能元件的能量不可能突变所产生的惯性滞后作用所导致。42.准确性第一章绪论前提是系统稳定。快速性是指当系统输出量与给定的输入量之间产生偏差时，消除这种偏差的快慢程度即过渡过程。一般希望这种过渡过程进行得越快越好，但如果要求过渡过程时间很短，可能使动态误差(偏差)过大。合理的设计应该兼顾这两方面的要求。3.快速性

3、控制精度，以稳态误差来衡量。稳态误差：系统的调整（过渡）过程结束而趋于稳定状态时，系统输出量的实际值与给定量之间的差值。5定义：第二章传递函数在零初始条件下，线性定常系统输出量的拉氏变换与引起该输出的输入量的拉氏变换之比。一、传递函数定义系统的传递函数G(S)为：0110110)()()(asasassbsbsXsXsGnnnnmmmmi++++++==----LL（n≥m）62）列出系统原始微分方程组（非线性方程需线性化）3）假设全部初始条件均为零，对微分方程4）求输出量和输入量的拉氏变换之比——传递函数进行拉氏变换二、求传递函数的步骤：第

4、二章传递函数1）确定输入、输出7列写微分方程的一般步骤(1)确定系统或各元件的输入、输出变量。系统的给定输入量或扰动输入量都是系统的输入量，而被控制量则是输出量；(2)从系统的输入端开始，按照信号的传递顺序，根据各变量所遵循的物理定理，依次列写出各元件、部件的动态微分方程；(3)消除中间变量，写出只含有输入、输出变量的微分方程；(4)标准化。右端输入，左端输出，各阶导数降幂排列.第二章传递函数8机械系统微分方程的列写机械系统中部件的运动有直线和转动两种。机械系统中以各种形式出现的物理现象，都可简化为质量、弹簧和阻尼三个要素。列写其微分方程通常

5、用达朗贝尔原理。即：作用于每一个质点上的合力，同质点惯性力形成平衡力系。第二章传递函数9第二章传递函数质量mfm(t)参考点x(t)v(t)2.弹簧KfK(t)fK(t)x1(t)v1(t)x2(t)v2(t)10第二章传递函数3.阻尼CfC(t)fC(t)x1(t)v1(t)x2(t)v2(t)11电网络系统微分方程的列写电网络系统分析主要根据基尔霍夫电流定律和电压定律写出微分方程式，进而建立系统的数学模型。1）基尔霍夫电流定律：汇聚到某节点的所有电流之代数和应等于0（即流出节点的电流之和等于所有流进节点的电流之和）。2）基尔霍夫电压定律电

6、网络的闭合回路中电势的代数和等于沿回路的电压降的代数和。第二章传递函数12第二章传递函数电气系统电阻电气系统三个基本元件：电阻、电容和电感。Ri(t)u(t)2.电容Ci(t)u(t)13第二章传递函数3.电感Li(t)u(t)141.线性性质若有常数k1，k2,函数f1(t),f2(t),且f1(t),f2(t)的拉氏变换为F1(s),F2(s),则有拉氏变换的性质第二章传递函数显然，拉氏变换为线性变换。154.微分定理设f(t)的拉氏变换为F(s),则：第二章传递函数当f(t)及其各阶导数在t=0时刻的值均为零时（零初始条件）：16第二章

7、传递函数5.积分定理设f(t)的拉氏变换为F(s),则:当初始条件为零时：同样：当初始条件为零时：17质量——弹簧——阻尼系统my(t)f(t)ck图2-5令初始条件均为零，方程两边取拉氏变换())()(2sFsYkcsms=++kcsmssFsYsG++==21)()()(∴例1:)()()()(tftkytyctym=++...第二章传递函数18第二章传递函数L、C、R组成的电路如图，列出以u1为RCu2(t)i(t)Lu1(t)输入、u2为输出的运动方程例2：解：由KVL有：=++=dtduCiudtdiLRu=òdtiCu12221,

8、消去中间变量i：222221udtudCLdtduCRU++=写成微分方程标准形式：())()(1122sUsURCsLCs=++11)()()(212++==RC