控制工程基础期末复习及例题.ppt

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1、控制工程基础课程总结1考试题型：第一部分（40分）：填空题（20分）、选择题（20分）第二部分（60分）：1、已知象函数求原函数（用部分分式法）2、求（直线运动）机械系统的传动函数3、方框图简化4、时域分析法（时间响应、性能指标等）5、稳态误差的计算6、频域分析法（频率响应、频率特性、Bode图）7、系统稳定性判定关于“控制工程基础”课程考核说明综合成绩：平时20%+实验10%+末考70%234567控制系统控制系统的概念对控制系统的基本要求控制工程基础课程结构分析设计控制系统的组成工作原理控制系统的分类

2、稳定性准确性快速性时域分析法频域分析法校正常用校正方式PID校正超前校正滞后——超前校正滞后校正81.工作原理首先检测输出量的实际值，将实际值与给定值（输入量）进行比较得出偏差值,再用偏差值产生控制调节信号去消除偏差。闭环控制系统一般由给定元件、反馈元件、比较元件、放大元件、执行元件及校正元件等组成。2.闭环控制系统的组成3.反馈的概念输出量通过检测装置将信号返回输入端，并与输入量进行比较的过程。第1章绪论94.控制论的本质是通过信息的传递、加工处理并加以反馈来进行控制，控制理论是信息学科的重要组成方面。

3、5.机械工程控制论是以机械工程技术为对象的控制论问题，是研究这一工程领域中广义系统的动力学问题，即研究系统及其输入、输出之间的动态关系。机械工程控制论的主要研究以下内容：（1）系统分析（2）最优控制（3）最优设计（4）系统识别（5）滤波与预测第1章绪论106.控制系统的基本要求稳定性：控制系统工作的首要条件。指动态过程的振荡倾向和系统能够恢复平衡状态的能力。快速性：系统的输出量和输入量产生偏差时，消除这种偏差过程的快速程度。准确性：调整过程结束后系统的输出量与输入量之间的偏差。第1章绪论11分析控制系统：

4、工作原理、动态特性、系统的稳定性、准确性、快速性设计控制系统：设计满足稳、准、快要求的系统，并加以实现课程结构体系第1章绪论12拉普拉斯变换的定义复变量原函数象函数拉氏变换符号典型时间函数的拉普拉斯变换欧拉公式第2章拉斯变换的数学方法13拉氏变换的定理第2章拉斯变换的数学方法14计算拉普拉斯反变换方法：1.查表法拉氏反变换2.采用部分分式展开法第2章拉斯变换的数学方法15例：求的原函数。解：第2章拉斯变换的数学方法16主要内容：系统微分方程的建立传递函数方块图及动态系统的构成在零初始条件下，线性定常系统输

5、出量的拉氏变换与引起该输出的输入量的拉氏变换之比。传递函数反映系统本身的动态特性，只与系统本身的结构参数有关，与外界输入无关。第3章系统的数学模型传递函数：17比例环节：K一阶微分环节：Ts+1二阶微分环节：积分环节：惯性环节：二阶振荡环节：微分环节：s第3章系统的数学模型传递函数的典型环节延迟环节：第3章系统的数学模型18例：试求如图所示机械系统的传递函数。其中，F(t)为系统的输入外力，y(t)为系统的输出位移，M1和M2为质量块，K1和K2为弹簧的弹性系数，B为阻尼器的阻尼系数。（忽略质量块重力作用

6、）（共10分）第3章系统的数学模型第3章系统的数学模型19第3章系统的数学模型第3章系统的数学模型20系统方框图的简化方框图的运算法则串联、并联及反馈连接G(s)H(s)Xi(s)Xo(s)-B(s)E(s)方框图的等效变换法则求和点的移动引出点的移动第3章系统的数学模型开环传递函数误差传递函数21第3章系统的数学模型例：求如图所示控制系统的传递函数。第3章系统的数学模型22第3章系统的数学模型23时间响应：系统在输入信号作用下其输出随时间变化的规律。时间响应分为两部分：瞬态响应和稳态响应。瞬态响应：系

7、统受到外加作用激励后，从初始状态到最终状态的响应过程，又称动态过程、瞬态过程。稳态响应：时间趋于无穷大时，系统的输出状态。即稳态响应是瞬态过程结束后仍然存在的时间响应。第4章系统的时域分析24一阶系统的时间响应c(t)0.6320.8650.950.982初始斜率1/Tc(t)=1-e-t/T0tT2T3T4T1一阶系统单位阶跃响应单位阶跃响应单位脉冲响应单位斜坡响应第4章系统的时域分析25二阶系统的时间响应-第4章系统的时域分析26Mp瞬态响应的性能指标c(t)t010.50.05或0.02trtpts

8、td第4章系统的时域分析27例:设单位负反馈的二阶系统的单位阶跃响应曲线如图所示，试确定系统的传递函数。解：图示为一欠阻尼二阶系统的单位阶跃响应曲线。由图中给出的阶跃响应性能指标，先确定二阶系统参数，再求传递函数。0t(s)11.30.1c(t)第4章系统的时域分析280t(s)11.30.1c(t)第4章系统的时域分析29稳态误差B(s)第4章系统的时域分析30扰动作用下的稳态误差图示系统，R(s)为系统的输入，N(s)为系