机械工程控制复习提纲PPT课件.ppt

机械控制工程基础复习提要 1 试题形式 1 填空1 10 10分 2 判断是非1 10 10分 3 简答8 2 16分 4 计算12 8 5 64分 2 第一章绪论1 1基本概念系统 工程系统 控制 开环系统 闭环系统 反馈 1 2基本理论 1 反馈控制的基本原理 2 反馈控制系统的组成 3 系统分类 4 控制工程的主要研究内容 5 对控制系统的基本要求 6 控制理论的建立与发展 3 第二章系统的数学模型2 1基本概念传递函数 零点 极点 开环放大系数 典型环节 方框图 状态 状态空间 状态变量 4 2 2基本理论 1 拉氏变换 2 拉氏反变换 3 线性定常系统及其特点 4 系统常用模型及相互关系 4 典型环节 5 相似系统与相似原理 相似系统 不同的工程系统具有相似的数学模型 相似的微分方程 称为相似系统 相似原理 相似系统可以相同的数学方法进行研究 两个不同工程领域的相似系统 可以通过对一个系统的分析研究 得到另一个系统的动态特性 5 2 3基本方法 1 系统微分方程的建立 2 非线性系统的线性化方法 3 拉氏变换及反变换法则 4 由系统微分方程求传递函数 5 方框图化简方法 1 等效变换作方框图化简 2 梅逊公式作方框图化 6 系统状态空间表达式的建立 6 第三章系统的时间响应分析3 1基本概念时间响应 系统类型 闭环主导极点 偏差与误差 稳态误差 7 3 2基本理论 1 常用典型信号 2 时间响应及其组成 3 一阶系统响应的特点 4 线性定常系统输入与响应的微分关系 5 二阶系统响应的特点 6 由二阶系统传函确定系统固有频率与阻尼比 7 欠阻尼响应曲线与时域性能指标 8 高阶系统及其时间相应的特点 9 系统反馈与系统稳态误差的关系 10 静态误差系数 8 时间响应的概念 系统在输入激励下 输出随时间变化的规律 系统的时间响应的组成 按振动源可分为零输入响应和零状态响应 按振动性质可分为自由响应和强迫响应 根据时间响应幅值的变化 由瞬态分量和稳态分量两部分组成 瞬态分量是指系统达到稳定状态前过渡过程的时间响应 稳态分量是指系统经过一定时间达到稳定状态后的时间响应 系统的稳定状态一般为系统的输出误差稳定在2 或5 范围内时的系统状态 9 3 3基本方法 1 拉氏变换求时间响应 2 二阶系统性能指标的计算 1 给定二阶系统传函求性能指标 2 给定二阶系统响应曲线求系统参数 3 给定二阶系统某性能指标求系统参数 3 三阶系统响应的求法 4 稳态误差的计算 10 第四章系统的频率特性分析4 1基本概念频率响应 频率特性函数 幅频特性 相频特性 最小相位系统 11 4 2基本理论 1 频率特性与传递函数和微分方程间的关系 2 频率特性的特点和作用 3 频率特性的图像 4 Nyquist图及其特点 5 Bode图及其特点 6 频率特性的特征量 闭环频域性能指标 7 典型环节频率特性 12 4 3基本方法 1 已知系统传函和输入正弦函数 求系统的幅频 相频和稳态响应 2 利用典型环节的频率特性求任意开环传函的幅频和相频 3 系统Nyquist图的绘制 4 系统bode图的绘制 13 第五章系统的稳定性5 1基本概念系统稳定性 稳定判据 稳定裕量 幅值裕量 相位裕量 14 5 2基本理论 1 线性定常系统稳定的充分必要条件 2 线性定常系统稳定性只与系统本身特性有关 3 李雅普诺夫稳定性理论及几何意义 3 劳斯判据 4 乃奎斯特稳定判据 5 波德稳定判据 6 系统的相对稳定性 7 系统开环频域性能指标 15 系统稳定性的定义 如果系统受到扰动 使它偏离稳定平衡状态 在扰动消除后 随着时间的推移 系统能够以足够的精度逐渐恢复到原来的平衡状态 则称系统是稳定的 或具有稳定性 线性定常系统稳定的充分必要条件 系统的全部特征根都具有负实部 16 李雅普诺夫稳定性的定义 如果对于任意小的 0 均存在 当初始状态满足时 系统运动轨迹满足lim 则称该平衡状态xe是李雅普诺夫意义下稳定的 简称是稳定的 李雅普诺夫稳定性几何意义如图示 17 5 3基本方法 1 系统稳定的代数判定方法 1 已知闭环系统特征方程求系统的稳定性 注意两种特殊情况 2 利用代数判据求系统稳定时的某个或两个参数值 2 系统稳定的频率判定方法 3 稳定裕量的求法1 给定相位裕度求某参数的值 2 给定系统开环传函求相位裕度和幅值裕度 18 第六章系统性能的分析与校正6 1基本概念时域性能指标 频域性能指标 综合性能指标 校正环节 串联校正 PID调节器 反馈校正 顺馈校正 19 6 2基本理论 1 校正的概念 作用及分类 2 超前校正原理及特性 3 滞后校正原理及特性 4 滞后 超前校正原理及特性 5 PID调节器及其特性 6 二阶系统最优模型 7 高阶系统最优模型 8 局部反馈校正的类型及作用 9 顺馈校正的类型及特点 20 PID校正 用按偏差的比例 积分和微分进行控制的调节器对系统进行性能校正 PID调节器在系统中的结构如图PID调节器的微分方程为 PID调节器的传递函数为 21 3