機械工程基礎(chǔ)概念

一系統(tǒng)的概念1、機械工程控制論的研究對象研究對象：系統(tǒng)及其輸入、輸出三者之間的動態(tài)關(guān)系2、靜態(tài)模型與動態(tài)模型3、反饋(內(nèi)反饋，外反饋)反饋：一個系統(tǒng)的輸出部分或全部地被反過來作用控制系統(tǒng)的輸入，稱為系統(tǒng)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(nèi)反饋：系統(tǒng)內(nèi)部信息的交互，反映心痛內(nèi)部元素之間互為因果的聯(lián)系關(guān)系，反映系統(tǒng)的動態(tài)特性。4、系統(tǒng)的分類按反饋情況：開環(huán)控制系統(tǒng)，閉環(huán)控制系統(tǒng)。按輸出量變化規(guī)律：自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，隨動系統(tǒng)，程序控制系統(tǒng)。按信號類型：連續(xù)控制系統(tǒng)，離散控制系統(tǒng)。按系統(tǒng)性質(zhì)：線性控制系統(tǒng)，非線性控制系統(tǒng)。按參數(shù)變化的情況：定常系統(tǒng)，時變系統(tǒng)。按被控量：位移控制系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)，速度控制系統(tǒng)。5、控制系統(tǒng)的基本要求系統(tǒng)的穩(wěn)定性系統(tǒng)的快速性系統(tǒng)的準確性6、系統(tǒng)的控制(工作)原理及其控制原理方框圖7、系統(tǒng)的控制量、被控對象、被控制量被控量：表征被控對象運動規(guī)律或狀態(tài)的物理量給定量：希望的被控對象的運動規(guī)律或狀態(tài)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(tǒng)的數(shù)學(xué)模型概念線性系統(tǒng)與線性定常系統(tǒng)線性系統(tǒng)：當系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型能用線性微分方程描述時，該系統(tǒng)稱為線性系統(tǒng)。線性定常系統(tǒng)：如果系統(tǒng)的微分方程的系數(shù)為常數(shù)，稱該系統(tǒng)為線性定常系統(tǒng)。1、疊加原理疊加原理：線性系統(tǒng)在多個輸入作用下，其總輸出等于各個輸入單獨作用而產(chǎn)生的輸出之和。注意：非線性系統(tǒng)不能用疊加原理。2、系統(tǒng)的微分方程的特征方程與特征根令傳遞函數(shù)的分母等于零即為系統(tǒng)的特征方程。系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的極點即使系統(tǒng)微分方程的特征根。3、系統(tǒng)傳遞函數(shù)的零點，極點，增益零點：使系統(tǒng)的傳遞函數(shù)分子為零的點即為系統(tǒng)的零點。極點：使系統(tǒng)的傳遞函數(shù)分母為零的點即為系統(tǒng)的極點。增益：使系統(tǒng)傳遞函數(shù)S=0,即G（0）就是系統(tǒng)的增益。4、典型環(huán)節(jié)機器傳遞函數(shù)比例環(huán)節(jié)：G（s）=K慣性環(huán)節(jié)：G（s）=l/（Ts+l）微分環(huán)節(jié)：G（s）=Ts積分環(huán)節(jié)：G（s）=1/（Ts）振蕩環(huán)節(jié)：G（s）=ro2/（s2+2ros+ro2）5、系統(tǒng)的傳遞方框圖等效變換'''傳遞函數(shù)方框圖：一個系統(tǒng)可有若干個環(huán)節(jié)按一定關(guān)系組成，這些環(huán)節(jié)可以方框表示，其間用相應(yīng)的變量及信號流向聯(lián)系起來，即構(gòu)成系統(tǒng)的方框圖。6、相似系統(tǒng)三系統(tǒng)分析的概念1）系統(tǒng)時間響應(yīng)組成系統(tǒng)的時間響應(yīng)：在輸入的作用下，系統(tǒng)的輸出（響應(yīng)）在時域的表現(xiàn)形式。按振動性質(zhì)可以分為自由響應(yīng)與強迫響應(yīng)。按振動來源可分為零輸入響應(yīng)與零輸入響應(yīng)。拉普拉斯變換針對的是零狀態(tài)響應(yīng)。2）典型輸入信號比例，單位階躍，斜坡等3）—階系統(tǒng)過渡時間P814）二階系統(tǒng)響應(yīng)的性能指標及其圖形表示P885）系統(tǒng)誤差、偏差和穩(wěn)態(tài)誤差、穩(wěn)態(tài)偏差系統(tǒng)誤差：控制系統(tǒng)所希望的輸出與其實際輸出的差值。系統(tǒng)偏差：系統(tǒng)的輸入函數(shù)與反饋函數(shù)之差。系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差：系統(tǒng)進入穩(wěn)態(tài)后的誤差。只有穩(wěn)定的系統(tǒng)存在穩(wěn)態(tài)誤差。系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)偏差：系統(tǒng)進入穩(wěn)態(tài)后的偏差。？？？6）最小相位傳遞函數(shù)與最小相位系統(tǒng)最小相位傳遞函數(shù)：在右半S平面既無極點也無零點的傳遞函數(shù)。最小相位系統(tǒng)：具有最小相位傳遞函數(shù)的系統(tǒng)。7）什么是系統(tǒng)的頻率特性系統(tǒng)的頻率特性：線性系統(tǒng)在諧波輸入作用下，其穩(wěn)態(tài)輸出與輸入的比是頻率仞的函數(shù)，稱為系統(tǒng)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(huán)節(jié)的極坐標圖與對數(shù)坐標圖（轉(zhuǎn)角頻率）P1449）頻率特性的特征量P145四系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念1）線性系統(tǒng)穩(wěn)定定義線性系統(tǒng)穩(wěn)定：若系統(tǒng)在初始狀態(tài)的影響下，有它所引起的系統(tǒng)的時間響應(yīng)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(tǒng)是穩(wěn)定的。2）系統(tǒng)穩(wěn)定與系統(tǒng)極點（特征根）的關(guān)系系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件：系統(tǒng)的全部特征根均具有負實部。否則，系統(tǒng)不穩(wěn)定。3）線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定判椐線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定判據(jù)：線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件使其全部特征根均具有負實部。Routh穩(wěn)定判據(jù)：Routh表中第一列各元素符號均為正，且值不為零，系統(tǒng)穩(wěn)定。Nyquist穩(wěn)定判據(jù)：當&由-8到+8時，若［GH］平面上的開環(huán)頻率特性G（jw）H（jw）逆時針包圍（-1,jO）點P圈，則閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。P為G（s）H（s）在[s]平面的右半平面的極點數(shù)。Bode穩(wěn)定判據(jù)：在Bode圖上，當w由0變到+8時，在小于開環(huán)對數(shù)幅頻特性

曲線的&時，開環(huán)對數(shù)相頻特性對-180線正負穿越次數(shù)之差為P/2時，閉環(huán)系C統(tǒng)穩(wěn)定。4）系統(tǒng)極坐標圖與對數(shù)坐標圖的關(guān)系P1775）幅值穿越頻率、相位穿越頻率及其在極坐標圖和對數(shù)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(shù)坐標圖的表示P1797）何為系統(tǒng)校正系統(tǒng)的校正：在系統(tǒng)中增加新的環(huán)節(jié)，以改善系統(tǒng)的性能的方法。8）校正如何分類系統(tǒng)的校正可分為：串聯(lián)校正、反饋校正，順序校正。其中串聯(lián)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(shù)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(xiàn)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(yōu)缺點串聯(lián)超前校正：增大了相位裕度，加大了帶寬，提高了系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性，加快了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，使過渡過程得到明顯改善。但對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度提高較少。串聯(lián)滯后校正：提高了低頻段的增益，減少了穩(wěn)定誤差，提高了穩(wěn)態(tài)精度。但因為加少了帶寬，使系統(tǒng)的響應(yīng)速度有所降低。串聯(lián)超前滯后校正：提咼了相對穩(wěn)定性和相應(yīng)