2021年机械工程控制基础知识点整合.doc

2021年机械工程控制基础知识点整合 2021年机械工程控制基础知识点整合 PAGE / NUMPAGES 2021年机械工程控制基础知识点整合 绪 论 1、控制论中心思想、三要素和研究对象。 中心思想：通过信息传递、加工解决和反馈来进行控制。 三要素：信息、反馈与控制。 研究对象：研究控制系统及其输入、输出三者之间动态关系。 2、反馈、偏差及反馈控制原理。 反馈：系统输出信号某些或所有地返回到输入端并共同作用于系统过程称为反馈。 偏差：输出信号与反馈信号之差。 反馈控制原理：检测偏差，并纠正偏差原理。 3、反馈控制系统基本构成。 控制某些：给定环节、比较环节、放大运算环节、执行环节、反馈（测量）环节 被控对象 基本变量：被控制量、给定量（但愿值）、控制量、扰动量（干扰） 4、控制系统分类 1）按反馈状况分类 a、开环控制系统：当系统输出量对系统没有控制作用，即系统没有反馈回路时，该系 统称开环控制系统。 特点：构造简朴，不存在稳定性问题，抗干扰性能差，控制精度低。 b、闭环控制系统：当系统输出量对系统有控制作用时，即系统存在反馈回路时，该系 统称闭环控制系统。 特点：抗干扰性能强，控制精度高，存在稳定性问题，设计和构建较困难， 成本高。 2）按输出变化规律分类 自动调节系统 随动系统 程序控制系统 3）其她分类 线性控制系统 持续控制系统 非线性控制系统 离散控制系统 5、对控制系统基本规定 1）系统稳定性：首要条件 是指动态过程振荡倾向和系统可以恢复平衡状态能力。 2）系统响应迅速性 是指当系统输出量与给定输出量之间产生偏差时，消除这种偏差能力。 3）系统响应精确性（静态精度） 是指在调节过程结束后输出量与给定输入量之间偏差大小。 系统数学模型 1、系统数学模型：描述系统、输入、输出三者之间动态关系数学表达式。 时域数学模型：微分方程；时域描述输入、输出之间关系。→单位脉冲响应函数 复数域数学模型：传递函数；复数域描述输入、输出之间关系。 频域数学模型：频率特性；频域描述输入、输出之间关系。 2、线性系统与非线性系统 线性系统：可以用线性方程描述系统。 重要特性是具备叠加原理。 3、系统微分方程列写 4、非线性系统线性化 5、传递函数概念： 1）定义：初始状态为零时，输出拉式变换与输入拉氏变换之比。即 G(s) =Y(s)/X(s) 2）特点： （a）传递函数反映系统固有特性，与外界无关。 （b）传递函数量纲取决于输入输出性质，同性质物理量无量纲；不同性质物理量有量纲，为两者比值。 （c）不同物理系统可以有相似传递函数，传递函数不反映系统真实物理构造。 （d）传递函数分母为系统特性多项式，令分母等于零为系统特性方程，其解为特性根。 （e）传递函数与单位脉冲响应函数互为拉氏变换与拉氏反变换关系。 6、基本环节传递函数 系统各环节之间三种连接方式： 8、方框图简化及梅逊公式 等效变换法则：变换先后输出与输入之间关系保持不变。 掌握分支点、相加点相对方框移动法则及同类元素互换法则，牢记分支点与相加点不能随便互换。 梅逊公式： 系统传递函数 第三章 时间响应分析 1、时间响应及其构成 时间响应：系统在勉励作用下，系统输出随时间变化关系。 时间响应可分为零状态响应和零输入响应或分为自由响应和逼迫响应。 零状态响应：“无输入时系统初态”为零而仅由输入引起响应。 零输入响应：“无输入时系统初态”引起自由响应。 控制工程所研究响应往往是零状态响应。 对稳定线性系统而言，自由响应又叫瞬态响应；逼迫响应又叫稳态响应。 瞬态响应：系统从初始状态到最后状态响应过程 稳态响应：系统在时间趋于无穷时，系统输出状态。 2、典型输入信号 3、一阶系统及其时间响应 一阶系统：凡是用一阶线性微分方程描述系统或传递函数分母含S最高幂次为一。 数学模型： 一阶系统参数：静态：系统增益 k 动态：时间常数 T（τ） 一阶系统时间响应： 一阶系统阶跃响应曲线为： 结论：一阶系统稳