机械工程控制基础--复习提纲.doc

第一章 绪论 一、学习目的和要求 了解工程控制的基本原理、基本概念和发展简史，掌握对控制系统的基本要求。 二、课程内容 ⑴ 控制系统的任务 ⑵ 控制系统、模型分类及控制系统的基本要求 ⑶ 控制理论发展 三、考核知识点 1、控制系统的工作原理； 2、闭环控制系统的组成； 3、控制系统的分类； 4、对控制系统的基本要求。 第二章 物理系统的数学模型及传递函数 一、学习目的和要求 了解系统的微分方程、传递函数的概念，掌握典型环节的传递函数和系统方框图及其连接。 二、课程内容 ⑴ 列写微分方程的一般方法 ⑵ 传递函数 ⑶ 动态结构图和典型环节 ⑷ 结构图的等效变换 ⑸ 考虑扰动的反馈系统传递函数 三、考核知识点 1、数学模型的概念； 2、线性与非线性系统概念理解； 3、系统微分方程的建立； 4、拉氏变换和反变换的概念； 5、传递函数的概念； 6、典型环节的传递函数； 7、系统方框图的组成； 8、环节的基本联系方式； 9、方框图的等效变换。 第三章 系统的时间响应分析 一、学习目的和要求 理解时间响应的概念，了解一阶与二阶系统的时间响应，掌握瞬态响应的性能指标和稳态误差分析与计算。 二、课程内容 ⑴ 典型响应及性能指标 ⑵ 一阶系统分析 ⑶ 二阶系统分析 ⑷ 系统稳定性分析 ⑸ 系统稳态误差分析 三、考核知识点 1、时间响应的概念； 2、一阶系统的时间响应； 3、二阶系统的时间响应； 4、瞬态响应的性能指标； 5、稳态误差定义； 6、稳态误差分析与计算。 第四章 频率特性分析 一、学习目的和要求 理解频率特性的物理意义和数学本质，掌握典型环节的频率特性和绘制开环对数频率特性曲线的方法，理解闭环频率特性、最小相位系统，了解频域性能指标及其与时域性能指标间的关系。 二、课程内容 ⑴ 频率特性 ⑵ 典型环节的频率特性 ⑶ 系统开环频率特性 ⑷ 最小相位与非最小相位系统 ⑸ 开环频率特性与系统阶跃响应的关系 三、考核知识点 1、频率特性的基本概念与求取方法； 2、频率特性的物理意义和数学本质； 3、典型环节的频率特性； 4、绘制开环对数频率特性曲线的方法； 5、最小相位系统； 6、闭环频率特性； 7、频域性能指标及其与时域性能指标间的关系。 第五章 系统的稳定性 一、学习目的和要求 理解系统稳定的条件，理解劳斯稳定性判据，掌握奈奎斯特稳定判据，了解相位裕量和幅值裕量的概念。 二、课程内容 （1）稳定性的定义 （2）Routh稳定判据 （3）Nyquist稳定判据 （4）Bode稳定判据 （5）控制系统的相对稳定性 三、考核知识点 1、系统稳定的条件； 2、劳斯稳定性判据； 3、奈奎斯特稳定判据； 4、Bode稳定判据； 5、相位裕量和幅值裕量。 关于试卷结构及考试的有关说明 1、以上列出本课程列出的知识点都是考试可能的内容； 2、试题应该在以上范围; 3、试题的难度可分为：易，中等，难，在试卷中所占分数比例依次大致为：35%、40%、25%。 4、可能的试题类型：选择题、简答题、判断题、计算题、分析题。 题型举例（含答案） 一、简答题： 对控制系统有哪些基本要求？ 什么是最小相位系统？ 系统稳定的充分必要条件是什么？ 什么是相位裕量和幅值裕量？ 二、简化下图所示系统的方框图，并求系统的传递函数。 三、某系统用测速发电机反馈，可以改善系统的相对稳定性，系统如图2所示。 当K＝10，且使系统阻尼比ζ＝0.5，试确定Kh。 若要使系统最大超调量Mp＝0.02，峰值时间tp＝1s，试确定增益K和速度反馈系统Kh的数值，并确定在这个K和Kh值的情况下，系统上升时间和调整时间。 四、单位负反馈系统的开环传递函数为：， 试求当输入（≥0）时的稳态误差。 五、试画出具有下列传递函数的波德图： 。 六、已知一些元件的对数幅频特性曲线如图3所示，试写出它们的传递函数G(s)，并计算出各参数值。 七、设单位负反馈控制系统的开环传递函数如下，试用劳斯判据确定系统稳定时，K的取值范围。 。 八、设系统开环频率特性如图4所示，试判别系统稳定性。其中p为开环右极点数， υ为开环传递函数中的积分环节数目。 答案： 一、简答题： 稳定性、快速性、准确性。 具有在复平面右半面上没有零点和极点的传递函数的系统，称为最小相位系统。 系统特征方程的根必须全部具有负实部。 在幅值交界频率上，使系统达到不稳定边缘所需要附加的相角滞后量（或超前量），称为相位裕量；在相位交界频率处开环频率特性幅值的倒数，称为幅值裕量。 二、 三、解：系统的闭环传递函数为： 所以： （1）将K＝10，代入，求得： ∴ Kh＝0.216； （2） 算出： ∴ Kh＝0.27， 算出： ts＝1.02（s），tr＝0.