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机械控制工程基础总结

一:填空题
1.什么叫反馈,反馈控制?
将系统的输出全部或部分地返送回系统的输入端,并与输入信号共同作用于系统的过程,称为反馈或信息反馈。

所谓的反馈控制就是利用反馈信号对系统进行控制。

2.经典控制系统需要做什么?
本书需要是以经典控制理由来研究问题1,即通过已知系统与输入求输出,来进行系统分析方面的问题研究。

3.控制系统的目标和要求是什么?
目标:所谓控制系统,是指系统的输出能按照要求的参考输入或控制输入进行调节的系统。

反馈控制是实现自动控制最基本的方法。

基本要求:稳定性,准确性,快速性
4. 在闭环反馈系统中什么是偏差和误差?发生在什么部位?
偏差:系统的输入量与反馈量之差,即比较环节的输入。

误差信号:它是指输出量的实际差与希望值之差,通常希望值是系统的输入量,这里需要注意,误差和偏差是不相同的
概念,只有在单位反馈系统,即反馈信号等于输出信号
的情况下,误差才等于偏差。

发生在什么部位?
5.什么是传递函数?
传递函数是线性定常系统在零初始条件下,输出量的拉式变换与输入量的拉式变换之比。

如何将微分方程转化成传递函数。

(P27 例2-1)
6.什么是开环传递函数?
描述的是开环系统(没有反馈的系统)的动态特性。

它是开环系统中系统输出的拉氏变换与系统输入的拉氏变换之比。

开环传递函数与闭环传递函数关系是什么样的?
Gk(s)=G(s)·H(s) 开环传递函数
Gb(s)=G(s)/1+G(s)·H(s) 闭环传递函数
开环传函是闭环传函的一部分。

针对开环传递函数什么叫O型系统,I型系统,II型系统,特征是什么?P80,81
什么叫稳定性?(见图)
稳定因素充分必要条件是什么?
影响系统稳定因素是什么?
线性系统稳定性的影响因素:系统的结构和参数(而与初始条件、输入量的形式和大小均无关)。

非线性系统稳定性的影响因素:系统的结构和参数、初始条件、输入量的形式和大小。

7. 稳定性与开环增益关系是什么?
开环增益:即未接入负反馈电路时的放大倍数
衡量指标是什么?
如果系统稳定性不够,通过什么方法调节?
相位超前校正
校正方式:串联校正,并联校正
二简答题
1. PID校正指的是什么?对系统的影响是什么?
PID校正是一种负反馈闭环控制,PID控制器通常与被控对象串联连接,做串联校正环节。

PID控制器结构改变灵活,比例与微分,积分的不同组合可分别构成PD,PI PID控制器。

单由比例环节构成的控制器为比例控制器(P控制器),其实现比较简单,作用相当于串联校正中的增益调整,即增大系统的比例系数可以减少稳态误差,提高系统的控制精度。

2. 给定一个传递函数,分析该函数有哪些环节组成。

(1) 比例环节
比例环节又称无惯性环节,其运动方程式为
()() o i
x t Kx t
=
比例环节的传递函数为
()
()
()
o
i
X s
G s K
X s
==
(2) 惯性环节
显然,其传递函数为()()()o i 1
X s K
G s X s Ts ==
+
(3) 微分环节
其运动方程式为
()i o d d x x t T
t =
传递函数为
()o i ()
()X s G s Ts X s =
=
(4) 积分环节


动方程式为
o i 01()()d t
x t x t t
T =⎰
其传递函数为o i ()1
()()X s G s X s Ts =
=
(5) 振荡环节
这种环节的微分方程式为2
2o o o i 2
d d 2()()d d x x T T x t Kx t t t ζ++=
其传递函数为o 22
i ()()()21X s K G s X s T s Ts ζ=
=++
(6) 二阶微分环节
这种环节的微分方程式为
()()()
()2i i 2o i 2
d d 2d d x t x t x t K x t t t τζτ⎡⎤=++⎢⎥⎣⎦
其传递函数为
()()
()
()o 22i 21X s G s K s s X s τζτ=
=++
(7) 延迟环节
延迟环节不单独存在,一般与其它环节同时出现。

延迟环节的输入量 ()i x t 与输出量 ()o x t 之间有如下关系:
()()
o i x t x t τ=-
延迟环节是线性环节,故而其传递函数为
3.
给定一个传递函数,求这个函数的幅值和相位。

(P120 4-2(1) 参考 P91 4-2
4.什么叫幅值裕量,相位裕量(P134 图5-13)
会标注:Wr Wc Kg r
三作图题画波特图
P120 4-6 1,2,3,4
四,计算题
1.给定开环传递函数,求闭环传递函数
2.控制系统基本?
单位阶跃信号的拉式变换是什么? 1/S 单位斜坡信号是1/S2
什么叫单位阶跃?
系统在单位阶跃信号作用下的输出称为单位阶跃响应。

求系统的稳态误差?
3.给定传递函数,求相位裕量与幅值裕量。

P136-5-10
4. 给定传递函数,求K值范围 P142 5-4 P135 5-9。

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