机械工程控制基础复习.doc

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1、机械工程控制基础复习第一章绪论1.控制理论在工程技术领域中体现为工程控制论，在机械工程领域则体现为机械工程控制论。2.工程控制论实质上是研究工程技术中广义系统的动力学问题。具体地说，它研究的是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，所经历的由其内部的固有特性（即由系统的结构与参数所决定的特性）所决定的整个动态历程；研究这一系统及其输入、输出三者之间的动态关系。3.y(t)称为系统的输出，显然，y(t)（它就是微分方程的解）是由系统的初始状态、系统的固有

2、特性、系统与输入之间的关系以及输入所决定的。4.工程控制论（包括机械工程控制论）的内容大致可归纳为如下五个方面：⑴当系统已定、输入（或激励）已知时，求出系统的输出（或响应），并通过输出来研究系统本身的有关问题，此即系统分析问题；⑵当系统已定，确定输入，且所确定的输入应使得输出尽可能符合给定的最佳要求，此即最优控制问题；⑶当输入已知时，确定系统，且所确定的系统应使得输出尽可能符合给定的最佳要求，此即最优设计问题；⑷当输出已知时，确定系统，以识别输入或输入中的有关信息，此即滤波与预测问题；⑸当输入与输出均已知时，求出系统的结构

3、与参数，即建立系统的数学模型，此即系统识别或系统辨识问题。5.反馈：系统的输出不断地、直接或间接地、全部或部分地返回，并作用于系统。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。反馈的作用：消除偏离正反馈：输出偏离初始值（或稳定值）时，反馈作用使输出偏离程度加剧。反馈的作用：加剧偏离。6.开环控制：只有输入量对输出量产生控制作用，输出量不参与对系统的控制。特点是结构简单、维护容易、成本低、不存在稳定性问题；输入控制输出；输出不参与控制；系统没有抗干扰能力。适用范围：输入量已知、

4、控制精度要求不高、扰动作用不大。开环系统比闭环系统稳定性好！控制论的中心思想（或曰方法论）就是“反馈控制”。7.对控制系统的基本要求：稳定性、快速性和准确性。8.控制理论发展的简单回顾①经典控制理论肇源于1788年J.Watt的蒸汽机离心调速器（一个自动调节系统）所带来的离心调速问题。②1948年，N.Wiener出版了著名的《控制论》，形成了完整的经典控制理论。③钱学森创立了“工程控制论”这门学科，并于1954年出版了《工程控制论》这一名著。第二章系统的数学模型1.微分方程是在时域中描述系统（或元件）动态特性的数学模型。

5、线性系统可以运用叠加原理，当有几个输入量同时作用于系统时，可以逐个输入，求出对应的输出，然后把各个输出进行叠加，即为系统的总输出。非线性系统不能应用叠加原理。建立系统数学模型有两种方法：分析法和实验法。2.列写微分方程的一般方法：输出量放在方程左侧，输入量放在方程右侧。（列写微分方程不考）3.Laplace变换（简称拉氏变换）：若一个时间函数f（t），称为原函数，经过下式计算转换为象函数F(s)：称F(s)为f(t)的Laplace变换（简称拉氏变换）。其中算子s=σ+jω为复数。几个常用函数的拉氏变换：（1）阶跃函数：⑵

6、指数函数：⑶正弦函数：⑷余弦函数：⑸t的幂函数：⑹单位脉冲函数：拉氏变换的主要运算定理⑴微分定理：⑵积分定理：⑶延迟定理：⑷初值定理：⑸终值定理：⑹留数定理：4.系统的传递函数：线性定常系统在零初始条件下，输出量的Laplace变换与输入量的Laplace变换之比。P365.典型环节的传递函数⑴比例环节⑵惯性环节⑶微分环节⑷导前环节（一阶微分环节）⑸积分环节⑹振荡环节⑺延迟环节5.系统传递函数方框图及其化简⑴串联环节的等效变换规则⑵并联环节的等效变换规则⑶方框图的反馈连接及其等效规则⑷分支点移动规则：前移，串入G（s）;后

7、移，串入1/G（s）。⑸相加点移动规则：后移，串入G(s);前移，串入1/G(s)。⑹分支点之间、相加点之间相互移动规则：同类之间可以相互移动，不改变原有的数学关系。不同类之间不能相互移动。6.对一个闭环系统，当输入的取法不同时，前向通道的传递函数不同，反馈回路的传递函数不同，系统的传递函数也不同，但系统传递函数的分母不变，因为这一分母反映了系统本身的固有特性，这特性与外界无关。7.相似原理一般称能用形式相同的数学模型来描述的物理系统（环节）为相似系统（环节），称在微分方程或传递函数中占相同位置的物理量为相似量。第三章系统

8、的时间响应分析1.时间响应及其组成强迫响应应自由响应应零状态响应应零输入响应应n与si同系统的初态和输入无关，而取决于系统的结构和参数的固有特性。2.系统的时间响应按振动性质分为自由响应与强迫响应；按振动来源分为零输入响应与零状态响应；按稳定性质分为瞬态响应与稳态响应。3.在此还要强调：特征根实部Re[