机械工程基础概念

一系统的概念1、机械工程控制论的研究对象研究对象：系统及其输入、输出三者之间的动态关系2、静态模型与动态模型3、反馈(内反馈，外反馈)反馈：一个系统的输出部分或全部地被反过来作用控制系统的输入，称为系统的反馈。外反馈：相对于被控对象而言，由附加的反馈控制装置引起的信息交互。内反馈：系统内部信息的交互，反映心痛内部元素之间互为因果的联系关系，反映系统的动态特性。4、系统的分类按反馈情况：开环控制系统，闭环控制系统。按输出量变化规律：自动调节系统，随动系统，程序控制系统。按信号类型：连续控制系统，离散控制系统。按系统性质：线性控制系统，非线性控制系统。按参数变化的情况：定常系统，时变系统。按被控量：位移控制系统，温度控制系统，速度控制系统。5、控制系统的基本要求系统的稳定性系统的快速性系统的准确性6、系统的控制(工作)原理及其控制原理方框图7、系统的控制量、被控对象、被控制量被控量：表征被控对象运动规律或状态的物理量给定量：希望的被控对象的运动规律或状态控制量：直接作用于被控对象的物理量，及被控对象的输入量扰动量：所有被控对象偏离给定值的作用量。二系统的数学模型概念线性系统与线性定常系统线性系统：当系统的数学模型能用线性微分方程描述时，该系统称为线性系统。线性定常系统：如果系统的微分方程的系数为常数，称该系统为线性定常系统。1、叠加原理叠加原理：线性系统在多个输入作用下，其总输出等于各个输入单独作用而产生的输出之和。注意：非线性系统不能用叠加原理。2、系统的微分方程的特征方程与特征根令传递函数的分母等于零即为系统的特征方程。系统的传递函数的极点即使系统微分方程的特征根。3、系统传递函数的零点，极点，增益零点：使系统的传递函数分子为零的点即为系统的零点。极点：使系统的传递函数分母为零的点即为系统的极点。增益：使系统传递函数S=0,即G（0）就是系统的增益。4、典型环节机器传递函数比例环节：G（s）=K惯性环节：G（s）=l/（Ts+l）微分环节：G（s）=Ts积分环节：G（s）=1/（Ts）振荡环节：G（s）=ro2/（s2+2ros+ro2）5、系统的传递方框图等效变换'''传递函数方框图：一个系统可有若干个环节按一定关系组成，这些环节可以方框表示，其间用相应的变量及信号流向联系起来，即构成系统的方框图。6、相似系统三系统分析的概念1）系统时间响应组成系统的时间响应：在输入的作用下，系统的输出（响应）在时域的表现形式。按振动性质可以分为自由响应与强迫响应。按振动来源可分为零输入响应与零输入响应。拉普拉斯变换针对的是零状态响应。2）典型输入信号比例，单位阶跃，斜坡等3）—阶系统过渡时间P814）二阶系统响应的性能指标及其图形表示P885）系统误差、偏差和稳态误差、稳态偏差系统误差：控制系统所希望的输出与其实际输出的差值。系统偏差：系统的输入函数与反馈函数之差。系统的稳态误差：系统进入稳态后的误差。只有稳定的系统存在稳态误差。系统的稳态偏差：系统进入稳态后的偏差。？？？6）最小相位传递函数与最小相位系统最小相位传递函数：在右半S平面既无极点也无零点的传递函数。最小相位系统：具有最小相位传递函数的系统。7）什么是系统的频率特性系统的频率特性：线性系统在谐波输入作用下，其稳态输出与输入的比是频率仞的函数，称为系统的频率特性。包括幅频特性，相频特性，实频特性，虚频特性。8）典型环节的极坐标图与对数坐标图（转角频率）P1449）频率特性的特征量P145四系统稳定性的概念1）线性系统稳定定义线性系统稳定：若系统在初始状态的影响下，有它所引起的系统的时间响应随着时间的推移逐渐衰减并趋向于零（回到平衡位置），则系统是稳定的。2）系统稳定与系统极点（特征根）的关系系统稳定的充要条件：系统的全部特征根均具有负实部。否则，系统不稳定。3）线性定常系统稳定判椐线性定常系统稳定判据：线性定常系统稳定的充要条件使其全部特征根均具有负实部。Routh稳定判据：Routh表中第一列各元素符号均为正，且值不为零，系统稳定。Nyquist稳定判据：当&由-8到+8时，若［GH］平面上的开环频率特性G（jw）H（jw）逆时针包围（-1,jO）点P圈，则闭环系统稳定。P为G（s）H（s）在[s]平面的右半平面的极点数。Bode稳定判据：在Bode图上，当w由0变到+8时，在小于开环对数幅频特性

曲线的&时，开环对数相频特性对-180线正负穿越次数之差为P/2时，闭环系C统稳定。4）系统极坐标图与对数坐标图的关系P1775）幅值穿越频率、相位穿越频率及其在极坐标图和对数坐标图的表示P1796）相位裕度、幅值裕度及其在极坐标图和对数坐标图的表示P1797）何为系统校正系统的校正：在系统中增加新的环节，以改善系统的性能的方法。8）校正如何分类系统的校正可分为：串联校正、反馈校正，顺序校正。其中串联校正又分为：增益校正，相位超前校正，相位滞后校正，相位滞后一超前校正。9）相位超前、滞后、滞后--超前校正的传递函数形式及其极坐图10）相位超前、滞后、滞后--超前校正校正的特点及其在极坐标图的体现幅频穿越频率（们）滞后（们'<们）超前（仞'>©）CCCCC11）相位超前、滞后、滞后--超前校正的优缺点串联超前校正：增大了相位裕度，加大了带宽，提高了系统的相对稳定性，加快了系统的响应速度，使过渡过程得到明显改善。但对系统的稳态精度提高较少。串联滞后校正：提高了低频段的增益，减少了稳定误差，提高了稳态精度。但因为加少了带宽，使系统的响应速度有所降低。串联超前滞后校正：提咼了相对稳定性和相应