《控制工程复习大纲》PPT课件.ppt

1、机械工程控制基础,复习大纲,第一章,几组概念： 信号与信息 系统分析与系统辨识 反馈与反馈控制 控制系统的分类 开环系统与闭环系统 线性系统与非线性系统 定常系统与时变系统 连续系统与离散系统 随动、恒值、程序,控制系统的基本概念、基本变量、基本组成和工作原理 输入量（控制量） 输出量（被控量） 扰动量 偏差量 反馈量 控制系统的一般组成及其结构框图 对控制系统的基本要求稳定、快速、准确,给定环节 被控对象 执行环节 放大环节 控制运算环节 测量环节 变送环节 比较环节,给定环节,控制运算环节,执行环节,被控对象,输出量,控制量,驱动信号,输入量,开环控制系统组成框图,给定环节,控制运算环节,

2、执行环节,被控对象,测量环节,变送环节,比较环节,输入量,反馈量,输出量,控制量,净输入量（偏差量）,驱动信号,干扰量,闭环控制系统组成框图,一般控制系统结构框图,考点,反馈 开环与闭环 控制系统的结构框图、工作原理、7个物理量 控制系统性能的基本要求,教材习题,P23 1 6、7、9、10 8 14、15,补充内容：拉氏变换与反变换,典型时间函数及其拉氏变换 单位阶跃函数 u(t)=1 (t0) 单位脉冲函数(t) 单位斜坡函数f(t)=t 指数函数eat 正弦函数sint 余弦函数cost 幂函数 tn,拉氏变换的性质： 线性性质（叠加性质和比例性质） 时移性质（延时定理） 频移性质（复数

3、域位移定理） 时域微分定理 时域积分定理 终值定理,部分分式法求拉氏反变换： 无重根 有共轭复根,第二章 系统的数学模型,数学模型： 微分方程 传递函数 频率特性 线性系统及其最重要的特性 求系统的微分方程及其传递函数 系统传递函数的一般形式与标准形式 系统的零、极点及系统的开环增益 系统方块图的化简 分支点、相加点的前后移动规则 注意：教材简化的梅逊公式的使用条件,三者之间的关系,几种典型环节的传递函数： 1.比例环节 2.一阶惯性环节 3.积分环节 4.微分环节 5.二阶振荡环节 6.延时环节,考点,线性系统及其特性 求取系统微分方程、传递函数 开环传函、闭环传函 系统零点、极点、开环增益

4、 典型环节传函、环节参数,实际系统,系统结构图,教材习题,P71 1 2、3、4 7 11 14、15 16、17、18,第三章 系统的时间响应,1.时间响应的概念 系统输出在时间域上的表现形式 2.时间响应的组成 自由响应、强迫响应 零输入响应、零状态响应 瞬时响应、稳态响应 3.系统的特征方程与系统的特征根及其对系统输出响应的影响 不稳定系统 有正实部的根 单调发散或发散振荡 临界稳定系统 有纯虚根 等幅振荡 稳定系统 均为负实部根 减幅振荡或单调收敛,4.一阶系统的时间响应： 一阶系统传递函数的一般形式 一阶系统的特征参数T及其对一阶系统响应的影响 单位阶跃响应 单位脉冲响应,5.二阶系

5、统的时间响应 二阶系统传递函数的一般形式 二阶系统的特征参数： 、n 的取值对系统特征根分布的影响 的取值对系统的影响 无阻尼、欠阻尼、临界阻尼、过阻尼 单位脉冲响应的分析、曲线、参数对响应的影响 单位阶跃响应的分析、曲线、参数对响应的影响 二阶系统响应的性能指标 tr、tp、ts、Mp、N 、n对性能指标的影响,6.系统的误差分析与计算 系统误差与偏差的关系 误差传函 系统的稳态误差与稳态偏差 不同型的系统在不同的输入下的稳态偏差： 系统的型 位置偏差及位置无偏系数 速度偏差及速度无偏系数 加速度偏差及加速度无偏系数 与干扰有关的稳态偏差 不能用无偏系数计算，只能采用偏差的定义计算,7.高阶

6、系统的时间响应 可分解为多项一阶系统响应和二阶系统响应 近似分析：主导极点 8.线性系统输出与输入的关系 9.函数的应用 系统单位脉冲响应函数的拉氏变换即为系统的传递函数； 系统单位脉冲响应函数的傅里叶变换即为系统的频率特性； 系统在任意输入信号作用下的时间响应与单位脉冲响应的关系：,考点,特征方程、特征根及其对系统输出响应的影响 一阶系统时域分析 单位脉冲、单位阶跃响应分析、响应曲线、参数的影响 二阶系统时域分析 不同的值所对应的特征根在复平面的分布及其对输出响应曲线的影响 时域动态性能指标的定义、公式、计算及其能反映的系统性能 系统的误差分析与计算 静态误差系数位置Kp、速度Kv、加速度K

7、a 稳态误差输入时和干扰时，或两者共同作用时 系统的型与开环增益对稳态偏差的影响 误差传函,教材习题,P113 1、2、3 8、9 10、12 14 15 17、18、19,第四章 系统的频率特性,频率响应的概念及频率(稳态)响应的求取 系统频率特性的描述方法： 表达式 频率特性G(j ) 幅频特性A() 相频特性() 实频特性u() 虚频特性v() 图示方法 Nyquist图 Bode图,典型环节的频率特性 表达式 Nyquist图 Bode图 系统Nyquist图的绘制方法和一般规律 =0、=、与坐标轴的交点、起始角度、终止角度 系统Bode图的绘制方法和一般规律 系统的型、系统开环增益、

8、转折频率 频率特性的特征量 最小相位系统与非最小相位系统,考点,频率响应 Nyquist图(起始点、终止点、特征点要求准确) 开环增益对Nyquist曲线的影响 Bode图(斜率、转折频率、起始角度、终止角度、变化趋势) 开环增益对Bode曲线的影响,教材习题,P151 1 5 7 9 10 12 14 15,第五章 系统的稳定性,1.系统稳定的含义 2.系统稳定的充分必要条件 3.系统稳定性的判定： Routh判据 Nyquist判据 Bode判据 4.三个稳定判据的应用： 对已知系统进行稳定性的判断 求取使系统稳定的结构参数的取值范围 5.系统相对稳定性的含义 6.系统相对稳定裕度的含义 幅值稳定裕度 相位稳定裕度 7.系统辨识的基本概念和Bode图的估计,考点,系统稳定的充分必要条件 Routh、Nyquist稳定判据的应用 对已知系统进行判稳 确定使系统稳定的参数取值范围 不稳定系统具有的不稳定根的个数 相对稳定裕度Kg、 定义 Nyquist图中的表示 Bode图中的表示 稳定裕度大于0、小于0的判断 系统辨识根据Bode图求传递函数,第六章 系统的校正,校正的概念 校正的分类： 串联校正 增益校正 相位超前校正 相位滞后