機械工程基礎概念

一系統的概念1、機械工程控制論的研究對象研究對象：系統及其輸入、輸出三者之間的動態關系2、靜態模型與動態模型3、反饋(內反饋，外反饋)反饋：一個系統的輸出部分或全部地被反過來作用控制系統的輸入，稱為系統的反饋。外反饋：相對于被控對象而言，由附加的反饋控制裝置引起的信息交互。內反饋：系統內部信息的交互，反映心痛內部元素之間互為因果的聯系關系，反映系統的動態特性。4、系統的分類按反饋情況：開環控制系統，閉環控制系統。按輸出量變化規律：自動調節系統，隨動系統，程序控制系統。按信號類型：連續控制系統，離散控制系統。按系統性質：線性控制系統，非線性控制系統。按參數變化的情況：定常系統，時變系統。按被控量：位移控制系統，溫度控制系統，速度控制系統。5、控制系統的基本要求系統的穩定性系統的快速性系統的準確性6、系統的控制(工作)原理及其控制原理方框圖7、系統的控制量、被控對象、被控制量被控量：表征被控對象運動規律或狀態的物理量給定量：希望的被控對象的運動規律或狀態控制量：直接作用于被控對象的物理量，及被控對象的輸入量擾動量：所有被控對象偏離給定值的作用量。二系統的數學模型概念線性系統與線性定常系統線性系統：當系統的數學模型能用線性微分方程描述時，該系統稱為線性系統。線性定常系統：如果系統的微分方程的系數為常數，稱該系統為線性定常系統。1、疊加原理疊加原理：線性系統在多個輸入作用下，其總輸出等于各個輸入單獨作用而產生的輸出之和。注意：非線性系統不能用疊加原理。2、系統的微分方程的特征方程與特征根令傳遞函數的分母等于零即為系統的特征方程。系統的傳遞函數的極點即使系統微分方程的特征根。3、系統傳遞函數的零點，極點，增益零點：使系統的傳遞函數分子為零的點即為系統的零點。極點：使系統的傳遞函數分母為零的點即為系統的極點。增益：使系統傳遞函數S=0,即G（0）就是系統的增益。4、典型環節機器傳遞函數比例環節：G（s）=K慣性環節：G（s）=l/（Ts+l）微分環節：G（s）=Ts積分環節：G（s）=1/（Ts）振蕩環節：G（s）=ro2/（s2+2ros+ro2）5、系統的傳遞方框圖等效變換'''傳遞函數方框圖：一個系統可有若干個環節按一定關系組成，這些環節可以方框表示，其間用相應的變量及信號流向聯系起來，即構成系統的方框圖。6、相似系統三系統分析的概念1）系統時間響應組成系統的時間響應：在輸入的作用下，系統的輸出（響應）在時域的表現形式。按振動性質可以分為自由響應與強迫響應。按振動來源可分為零輸入響應與零輸入響應。拉普拉斯變換針對的是零狀態響應。2）典型輸入信號比例，單位階躍，斜坡等3）—階系統過渡時間P814）二階系統響應的性能指標及其圖形表示P885）系統誤差、偏差和穩態誤差、穩態偏差系統誤差：控制系統所希望的輸出與其實際輸出的差值。系統偏差：系統的輸入函數與反饋函數之差。系統的穩態誤差：系統進入穩態后的誤差。只有穩定的系統存在穩態誤差。系統的穩態偏差：系統進入穩態后的偏差。？？？6）最小相位傳遞函數與最小相位系統最小相位傳遞函數：在右半S平面既無極點也無零點的傳遞函數。最小相位系統：具有最小相位傳遞函數的系統。7）什么是系統的頻率特性系統的頻率特性：線性系統在諧波輸入作用下，其穩態輸出與輸入的比是頻率仞的函數，稱為系統的頻率特性。包括幅頻特性，相頻特性，實頻特性，虛頻特性。8）典型環節的極坐標圖與對數坐標圖（轉角頻率）P1449）頻率特性的特征量P145四系統穩定性的概念1）線性系統穩定定義線性系統穩定：若系統在初始狀態的影響下，有它所引起的系統的時間響應隨著時間的推移逐漸衰減并趨向于零（回到平衡位置），則系統是穩定的。2）系統穩定與系統極點（特征根）的關系系統穩定的充要條件：系統的全部特征根均具有負實部。否則，系統不穩定。3）線性定常系統穩定判椐線性定常系統穩定判據：線性定常系統穩定的充要條件使其全部特征根均具有負實部。Routh穩定判據：Routh表中第一列各元素符號均為正，且值不為零，系統穩定。Nyquist穩定判據：當&由-8到+8時，若［GH］平面上的開環頻率特性G（jw）H（jw）逆時針包圍（-1,jO）點P圈，則閉環系統穩定。P為G（s）H（s）在[s]平面的右半平面的極點數。Bode穩定判據：在Bode圖上，當w由0變到+8時，在小于開環對數幅頻特性

曲線的&時，開環對數相頻特性對-180線正負穿越次數之差為P/2時，閉環系C統穩定。4）系統極坐標圖與對數坐標圖的關系P1775）幅值穿越頻率、相位穿越頻率及其在極坐標圖和對數坐標圖的表示P1796）相位裕度、幅值裕度及其在極坐標圖和對數坐標圖的表示P1797）何為系統校正系統的校正：在系統中增加新的環節，以改善系統的性能的方法。8）校正如何分類系統的校正可分為：串聯校正、反饋校正，順序校正。其中串聯校正又分為：增益校正，相位超前校正，相位滯后校正，相位滯后一超前校正。9）相位超前、滯后、滯后--超前校正的傳遞函數形式及其極坐圖10）相位超前、滯后、滯后--超前校正校正的特點及其在極坐標圖的體現幅頻穿越頻率（們）滯后（們'<們）超前（仞'>?）CCCCC11）相位超前、滯后、滯后--超前校正的優缺點串聯超前校正：增大了相位裕度，加大了帶寬，提高了系統的相對穩定性，加快了系統的響應速度，使過渡過程得到明顯改善。但對系統的穩態精度提高較少。串聯滯后校正：提高了低頻段的增益，減少了穩定誤差，提高了穩態精度。但因為加少了帶寬，使系統的響應速度有所降低。串聯超前滯后校正：提咼了相對穩定性和相應