机械工程控制基础作业

机械工程控制基础机械工程控制基础 系系 别 机械工程系别 机械工程系 专业班级 机电一体化专业班级 机电一体化 1032 班班 姓姓 名 何名 何 亚亚 学学 号 号 201020601246 指导教师 李振杰指导教师 李振杰 河南工程学院机械工程系 5 1 机械工程控制基础机械工程控制基础 内容概要内容概要 通过本学期对 机械工程控制基础 这门课程的学习 使我对机械专业的 机电方向又有了新的认识 受益匪浅的同时也给我下一步的学习指明了方向 从初开始对机械工程控制基础的不完全认识 到懂得如何了解学习这门课 程 回首这段学习历程 也将是我大学生活的一段美好篇章 总结这学期来对 机械控制基础这门课程的学习 现用自己学到的微薄知识 概括论述一下自己 所学的课程内容 在第一章的绪论中我了解到了机械工程控制基础的学习内容 及研究方向 随着现代科学技术的高速发展 机械制造的在现代生活中的作用 越来越显著 机与电并存的时代 通过工程控制来实现机器同机构的运行已显 得非常必要 由于能源与动力机械的高速发展 解放了人的体力 加快了机器 的工作速度与强度 而使机械制造业在现代社会中起到了一个重要的地位 然 而随着机械制造业的兴起 为保证机械制造的正确运行以及使保证机械系统的 快速准确与稳定的性能 对机械制造业的进行正确的控制就越来越显的重要 于是控制理论的作用就越来越突出 控制理论在机械制造领域中应用广泛 主 要应用于机械制造过程自动化方面 对加工过程的研究方面 产品与设备的设 计方面 在动态过程或参数的调试方面 譬如磁悬浮轴承 静压轴承 静电悬 浮轴承 液压轧钢机 冲压成型自动化设备的制造 以及数控机床 机器人 冲压成型的起皱与拉裂等等 我还从中认识到一个能够正确运行符合要求的系 统 需要具备快速性 准确性 稳定性的特性 系统稳定性是系统恢复平衡位 置的能力的必要条件 系统快速性是在稳定性的基础上消除系统偏差的快慢程 度 系统准确性是对系统精度的一个高度要求 一个系统要能够抵抗震荡过程 的振荡倾向以及恢复平衡位置状态的能力 要能够具备快速性 准确性而高速 正确运转 接下来便是第二章对系统数学模型的学习 从中我学到了一个定义 拉 氏变换的定义 时间函数 f t 当 t 0 时 f t 的拉氏变换记为 L f t 或 F s 且定义为 L f t F s 从 0 到无穷大的 f t e 的 st 次方 dt 其中 f t 为 原函数 F s 为像函数 与拉氏变换对应的是拉氏反变换 我们又介绍了两个系统 弹簧 质量 阻尼单自由度系统 分析 这是同一个系统 不同的外界作用 解 对于系统 a f t y t 对于物体 m 受三个力的作用 根据牛顿第二定律 对于系统 a f t y t 对于物体 m 受三个力的作用 根据牛顿第二定律 河南工程学院机械工程系 5 2 1 初始状态 y 0 y0 y 0 0 2 系统的固有特性 与外界无关 3 外界的作用 x t f t 系统的输入或激励 4 外界作用方式 与 外界的关系 1 cp k 5 系统对输入的响应 系统的输出 y t 上式中 y t 为微分方程的解 显然它是由系统的初始条件 系统的固有特性 系统的输入及系统与输入之间的关系决定 系统 环节或元件的传递函数是输出的拉氏变换与输入的拉氏变换的比值 对于一个分式形式的微分方程 分母为 0 是极点 表示系统的特征根 可 以为复数 当是分子为 0 时 表示系统的零点 即 G s Xo s Xi s 其中 G 0 表示系统的放大系数 对于一个形式复杂的微分方程可以应用拉氏变换 可使计算过程简化 在 Xi s 中的多项式的最高幂数即为系统的阶次 这个表 达式化为 Xo s G s Xi s 时 也可以用框图来表达从而更清晰明了 在本章 我也接触到了多个环节的传递函数 有比例环节 惯性环节 微分环节 积分 环节 振荡环节和延时环节 表达式也可以用方框图表示 方框图的结构要素 有 函数方框 相加点 分支点 有关传递函数方框图的等效变换 譬如串联 环节 并联环节 以及方框图的反馈变换 分支点移动 相加点移动 分支点 相加点之间的相互移动的等效变换的一些规则 至于第三章 我了解到了 一阶系统的单位脉冲响应和二阶系统的单位脉 冲响应问题 对于系统的快速性有几个重要的物理量 tr 是上升时间 tp 是峰 值时间 ts 是调整时间 Mp 表示最大超调量 反映系统的平稳性 对于系统的 响应分析 有输入信号 xi t Xi s 输出信号 xo t Xo s 希望输入信号 xor t Xor s 误差信号 E1 s 偏差信号 E s 反馈信号 B s 对于系统 的误差有稳态误差和稳态偏差 并有 E1 s Xor s Xo s 工程上 v 0 1 2 表示 0 型 I 型 II 型系统 V 的值逾高 系统稳态精度越高 但稳 定性逾差 在第四章我学到了一个重要的表示频率特性的方法 作图法 运用画 Bode 图的方法将一个系统的运作方式清晰地在图上面表示出来 即一些常见的 一些 Bode 图的画法以及一些较复杂的需要叠加的图的画法 系统的截止频率升 高时 周期下降 导致调整时间下降 致使系统响应快 对于频率特性曲线的 叠加 可以按照一定的规律进行简单的画出来 而对于相位图则需要一步步地 比较麻烦地画出来 第五章有关系统的稳定 我学到了劳斯判据和劳斯表的特点 1 右移一位 降两阶 2 劳斯行列第一列不动 3 次对角线减主对角线 4 每两行个数相 等 5 分母总是上一行的第一个元素 6 一行可以同乘以或除以同一个正数 7 第一列出现零元素用无穷小量代替 根据劳斯判据 如果出现全零或者有零 那么系统要么不稳定要么临界稳定 Bode 稳定判据 用 Bode 图来判断系统稳 定的方法称为 Bode 稳定判据 Bode 判据中 对应的剪切频率向上走为正穿越 向下走为负穿越 对于 Bode 图判据 右极点 相位交界频率 wg 趋向于无穷大 时 系统稳定 第六章介绍了系统的一些校正与分析方法 我从中学到了串联超前校正 串联滞后校正 串联滞后 超前校正三种方法 三种方法均是将系统成为更加稳 定的系统 每个校正方法都有其优缺点 但是三种方法之间可以相互补充 以 河南工程学院机械工程系 5 3 使校正后的系统更加符合系统性能的要求 串联超前校正方法环节增大了相位裕度 加大了带宽 这意味着提高了系 统的稳定性 加快了系统的响应速度 使过渡过程得到显著改善 但由于系统 的增益和型次都未变 所以系统的稳态精度提供较少 而串联滞后校正也能够 提高系统的稳定性 但系统的响应速度有所降低 机械工程控制基础机械工程控制基础 学习心得学习心得 通过本学期的这门课的学习 并在李老师的详细讲解下 我学到了一套判 断是否为稳定系统 并将不稳定的系统校正为比较稳定的系统的方法 这门课 的学习既培养了我的思考问题并解决问题的能力 也转变了我对思考问题的思 维方式 让我更好的分析并解决问题 也为我的未来继续深造打下坚实的基础 在此我要说声 感谢领导院领导为我们对这门课的安排 也感谢李老师的细心 为我们讲解 通过这门课的陶冶 我对机械制造业的材料控制方向有了更上一 层的认识与了解 也为我以后的人生增添了绚丽的一笔 对于这门课的学习 我认为我不仅学到书中的知识 更学到对待生活的一种积极向上的态度 在日 常生活中要脚踏实地 一步一个脚印地去完成身边的每一件事 对于今日的精 神的陶冶 我会永远铭记在心 并将它作为我人生的指明灯 这门课着重介绍了对系统稳定性的判断以及对系统响应速度与校正方法的 分析 着重拓宽基础知识面 是一个跨多学科的技术基础的综合性比较强的课 程 着重培养与提高学生的创新能力和实践能力 让我感悟颇多 作为一名机械中机电专业的我 亲身感受到了学习这门课的重要性与必要 性 让我了解到了许多与我专业相关的许多的知识 让我更清楚的认识我的专 业 认识机械制造业在现代科技中的地位 也让我洞察到控制理论的建立的必 要性 控制理论是使机械制造业正确运转的必要条件 对于这门课 由于概括性很高 这门课对我来说很有难度 在学习过程中 难免会遇到许许多多的难题 但是我从中获得的有比知识更重要的 那就是一 种责任心 就是遇到难题 不是选择逃避 而是迎上去 直面困难的考验 在 李老师的悉心教导下与帮助下 我度过了一重又一重的难关 为我以后的人生 倍增信心 在平常对这门课的学习过程中 我认为刚开始的时候 对这门课有 一种新奇感 很快进入角色 进入这门课的学习状态 因为我对一个系统的分 析充满好奇 后来见识了系统图竟然也用到了高中学过的胡克定律和牛顿第二 定律的相关知识 这更加激起了我对这门课的学习的兴趣 可是 随着对这门 课的学习的逐步深入 发现越来越吃力 曾经也有过无奈 有过彷徨 但最终 还是在老师的鼓励与帮助下 努力将一个个问题地击垮 克服 为我收获了成 功的喜悦与信心的倍增 这门课的学习的过程中 留给我印象最深的就是第四章中波特图的绘制 波特图的图形 与系统的增益 极点 零点的个数及位置有关 只要知道相关 的资料 配合简单的计算就可以画出近似的波特图 利用波特图可以看出 在不同频率下 系统增益的大小及相位 也可以看出大小及相位随频率变化 的趋势 这是使用波特图的好处 同时在这门课程的学习中 在每次对新知 识学习之后 老师会布置练习以便于对知识的进一步巩固和加深掌握 对于 这