机械工程控制基础总复习课件(二).pptxVIP

机械工程控制根底;目录;一、填空题〔共10题，每题2分，共20分〕

二、选择题〔共10题，每题2分，共20分〕

三、计算题〔共6题，每题10分，共60分〕;重要知识点;;自动控制系统有两种根本控制方式：开环控制系统和闭环控制系统。

当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制系统；

当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为闭环控制系统。;就系统及其输入、输出三者之间的动态关系而言，机械工程控制论的内容可归纳为如下5个方面：;对控制系统的根本要求;拉氏变换和拉氏反变换;传递函数;系统传递函数的一般形式〔有理多项式分式表达式〕：;;特征方程、零点和极点;要区分闭环增益、开环增益、开环根轨迹增益！！！;零点影响瞬态响应曲线的形状，不影响系统稳定性。;典型环节及其传递函数;脉冲响应函数;常见题型;特征根的实部影响自由响应项的收敛性：①假设所有特征根均具有负实部，那么系统自由响应项收敛；②假设存在特征根的实部为正，那么系统自由响应项发散；③假设存在特征根的实部为零，其余的实部为负，那么系统自由响应项为等幅振荡；④系统稳定时，特征根实部绝对值的大小决定了自由响应衰减的快慢程度。绝对值越大响应速度越快。;;;思考：;常用的典型输入信号;一阶系统〔惯性环节〕;一阶系统单位脉冲响应的特点;系统的时间常数T愈小,过渡过程的持续时间愈短,系统的惯性愈小，反响的快速性能愈好。;二阶系统;研究二阶系统时,一般采用如下传递函数：;假设令二阶系统传递函数的分母多项式为零，那么有：;常见题型;对于不同结构的二阶系统，?和?n的物理含意不同。随着?的取值不同,二阶系统的特征根也会不同：;——有一对共轭虚根，

称“无阻尼二阶系统”。;——有一对不相等的负实数根，

称“过阻尼二阶系统”。;二阶系统的单位脉冲响应;例如：二阶系统的单位阶跃响应的结论;特征参数?n与ξ值决定瞬态响应，决定过渡过程。?一定时，?n越大，瞬态响应分量衰减越迅速，即系统能够更快到达稳态值，响应的快速性越好。;实际系统通常采用欠阻尼系统，且阻??比通常选择在0.4～0.8之间，以保证系统的快速性同时又不至于产生过大的振荡。系统可以既快又稳的跟踪输入信号。;在根据给定的性能指标设计系统时，将一阶系统与二阶系统相比，通常选择二阶系统，这是因为二阶系统容易得到较短的过渡过程时间，并且也能同时满足对振荡性能的要求。;二阶系统的性能指标;【例1】设系统的方框图为图3.4.5，其中，。当有一单位阶跃信号作用于系统时，求其性能指标和。;【例2】;误差分析和计算;对单位反响系统：E(s)＝?(s);稳态误差ess;稳态偏差?ss;与输入有关的稳态偏差重要！！！;H(s);设系统的开环传递函数Gk(s)为

式中，n,m分别为GK(s)的分母，分子阶数，k是系统的开环增益,v为串联积分环节的个数，或称系统的无差度，它表征了系统的结构特征。假设记;〔1〕当输入为阶跃信号〔位置输入信号〕时，系统的稳态偏差为;〔2〕当输入为单位斜坡信号〔速度输入〕时，系统的稳态偏差;对于0型系统，;〔3〕当输入为加速度信号〔抛物线信号〕输入时，系统的稳态偏差;对于0、I型系统，;系统;常见题型;频率响应与频率特性的概念;结论：一个稳定的线性定常系统，输入正弦信号时，输出的稳态值也是同频正弦信号，但幅值和相角发生了变化，其变化取决于ω，并且输出信号的振幅和相位均为输入信号频率的函数。;;频率特性与传递函数之间的关系;;;进而求得谐振峰值：;其中，;总结;所以，系统的开环幅频和相频分别为：;对于一般线性定常系统，传递函数为：;绘制Nyquist图

有时并不需要绘制得十分准确

只需要绘出Nyquist图的大致形状和几个关键点的准确位置〔如与坐标轴的交点〕就可以了。

开环系统典型环节分解和典型环节幅相曲线的特点是绘制概略幅相特性曲线的根底。;概略绘制乃氏图的步骤：;注意：假设传递函数不存在微分项〔纯微分、一阶微分、二阶微分等〕，那么幅相特性曲线相位连续减少；反之，假设出现微分环节，那么幅相曲线会出现凹凸。;;;;0型系统的乃氏图始于正实轴上的点，在高频段趋于原点，由第几象限趋于原点取决于－〔n－m〕×90。;;;Ⅰ型系统的乃氏图的渐近线在低频段与负虚轴平行，在高频段趋于原点，由第几象限趋于原点取决于－〔n－m〕×90。;;;Ⅱ型系统的乃氏图在低频段趋于负实轴，在高频段趋于原点，由第几象限趋于原点取决于－〔n－m〕×90。;加极点和加零点的影响;绘制开环概略幅相曲线的规律;;定义：在工程实际中，常常将频率