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.02240机械工程控制基础第一章 绪论1.1 控制理论的发展简史（了解）1.2 机械工程控制论的研究对象1） 机械工程控制理论主要是研究机械工程技术为对象的控制论问题。2） 当系统已经确定，且输出已知而输入未知时，要求确定系统的输入以使输出并根据输出来分析和研究该控制系统的性能，此类问题称为系统分析。3） 最优控制制：当系统已经确定，且输出已知而输入已施加但未知时，要求识别系统的输入以使输出尽可能满足给定的最佳要求。4）滤波与预测问题当系统已经确定，且输出已知，输入已施加当未知时，要求识别系统的输入（控制）或输入中的有关信息 。5） 当输入与输出已知而系统结构参数未知时，要求确定系统的结构与参数，即建立系统的数学模型，此类问题及系统辨识。6） 当输入与输出已知而系统尚未构建时，要求设计系统使系统在该输入条件下尽可能符合给定的最佳要求，此类问题即最优设计。1.3 控制系统的系统的基本概念1） 信息传递是指信息在系统及过程中以某种关系动态地传递的过程。2） 系统是指完成一定任务的一些部件的组合。3） 控制系统是指系统的可变输出能按照要求的参考输入或控制输入进行调节的系统。4） 系统分类: 按照控制系统的微分方程进行分类分为 线性系统 、 非线性系统 。按照微分方程系数是否随时间变化分为 定常系统和时变系统。按照控制系统传递信号的性质分类分为连续、离散系统 。按照系统中是否存在反馈将系统分为开环控制、闭环控制系统 。5） 对控制系统的基本要求有稳定性、快速性、准确性第二章 拉普拉斯变换的数学方法2.3 典型时间函数的拉式变换（必须牢记）1） 单位阶跃函数为，2） 单位脉冲函数为，单位脉冲函数具有以下性质3） 单位斜坡函数为，L(t)?4） 指数函数为，。5） 正弦函数为，6） 余弦函数为，7） 幂函数为8） 几种常用的拉式变换公式2.4 拉氏变换的性质1） 线性性质L2sin3t?5?2） 实数域的位移定理。3） 复数域的位移定理。4） 微分定理，Lf（解微分方程时使用最多）5） 积分定理，L.f(t)(dt)?。6） 初值定理。7） 终值定理。8） 卷积定理。2.5 拉式反变换的数学方法）2.6 用拉式变换求解常微分方程1) 思路：常微分方程-利用微分定理进行拉式变换求F(s)-拉式反变换求解f(t)。2) 如：求微分方程第三章 系统的数学模型 .3.1 概述1） 数学模型概念 在控制系统中为研究系统的动态特性而建立的一种模型 。2） 建立数学模型的方法有 分析法 和 实验法 。3）线性系统最重要的特性是 叠加原理 ，具体内容是 系统在几个外加作用下所产生的响应等于各个外加作用单独作用下的响应之和 。4） 本课程中主要研究 线性定常 系统。5） 对于非线性系统如何处理 线性化 、 忽略非线性因素 、用非线性系统的分析方法来处理 。6） 在时域中用 微分方程 描述系统动态特性，在复数域或频域中用传递函数或频率特性 来描述系统的动态特性。3.2 系统微分方程的建立1）机械系统通常根据 达朗贝尔 原理列写微分方程，该原理具体内容为 作用于每一个支点上的合力，同质点惯性力形成平衡力 ，直线运动应用该原理可列写平衡状态下的微分方程 。转动的运动微分方程为 。2）液压系统应用 流体的质量守恒 定律，内容为 系统的总流入流量与总流出流量之差与系统中流体受压缩产生的流量变化及系统容积变化率产生的流量变化之和相平衡 。3)电网络系统采用 基尔霍夫电流 定律和 基尔霍夫电压 定律，具体内容分别为 若电路由分支就有节点，汇聚到某节点的所有电流的代数和应等于0，即所有流出节点的电流之和等于所有流进节点的电流之和 、 电网络的闭合回路中电势的代数和等于沿回路的电压降的代数和 。3.3 传递函数传递函数的定义 对于单输入单输出线性定常系统，在初始条件为零的条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比 。传递函数的特征方程是 传递函数的分母多项式A(s)=0 。1）传递函数主要特点：1、 传递函数只适用于线性定常系统，它只反映在零初始条件下的动态性能，2、系统的传递函数只与系统本身的参数有关，与外界输入无关。3、对于物理可实现系统4、一个传递函数只能表示一对输入、输出之间的关系，5、传递函数不能说明被描述的系统的物理结构2） 传递函数当S=Zi（i=1,2，m）时， 的零点是极点是 。3） 传递函数的典型环节有比例环节 、 积分环节 、 微分环节 、惯性环节 、 一阶微分环节 、 震荡环节 、二阶微分环节 、 延时环节 。3.4 框图1) 框图的定义 系统中各个环节的功能和信号流向的图解表示方法 。2) 框图的组成元素有 方块 、 信号线 、 分支点 、 相加点 。3) 动态系统构成有 串联 、 并联 、 反馈 三种形式。4) 请分别画出三种结构图并写出总传递函数。5) 根据4）中所画的框图请写出闭环传函为 ，前向传函为 反馈传函为 。6） 框图的等效变换及化简规则：分支点的前移规则后移规则、相加点的前移规则相加点的后移规则、分支点和相加点之间的移动规则 。3.5 机电系统的传递函数（P89能列写表3-2、表3-3的机械网络图的传函）第四章 控制系统的时域分析4.1时间响应时间响应的概念 机械系统在外加作用激励下，其输出随时间变化的函数关系称之为系统的时间相应 。1）瞬态响应 当系统受到外加作用激励后，从初始状态到最后状态的响应过程 稳态响应当时间趋于无穷大时，系统的输出状态 瞬态响应反应了系统的动态性能 稳态响应反应了系统的精确程度 。2）脉冲响应函数 当一个系统受到一个单位脉冲激励时，它所产生的反映或者是响应 。线性定常系统的重要特性（P103） 系统对输入信号积分的响应等于系统对该输入信号响应的积分，同样系统对输入信号倒数的响应，等于系统对该输入信号响应的导数 。4.2一阶系统的时间响应3）一阶系统的传递函数的一般形式为4）一阶系统的单位阶跃响应、脉冲响应、单位斜坡响应（注意看图形变化趋势）4.3二阶系统的时间响应5）二阶系统的传递函数的一般形式（震荡环节） 。6）二阶系统的欠阻尼情况是7）二阶系统的零阻尼情况是8）二阶系统的临界阻尼情况是9）二阶系统的过阻尼情况是4.4高阶系统的时间响应10）高阶系统的传递函数的一般形式闭环主导极点概念 是指在系统的所有闭环主导极点中，距离虚轴最近且周围没有闭环零点的极点，而素有其他极点都远离虚轴 。闭环主导极点对系统的影响 距离虚轴较远的非主导极点，对应的动态响应分量衰减较快，对系统的国度过程影响不大；而距离虚轴最近的主导极点，对应的动态响应分量衰减的最慢，在决定过渡过程形式方面起主导作用 。4.5瞬态响应的性能指标1）瞬态响应性能指标是在 单位阶跃信号作用下 和 零初始 条件下定义的。2）延迟时间 单位阶跃响应第一次达到为太值的50%所需的时间 。3) 上升时间 单位阶跃响应第一次从稳态值的10%上升到90%，或从0上升到100%所需的时间 。4）峰值时间单位阶跃响超过其稳态值而达到第一个峰值所需的时间。5）超调量 单位阶跃响应第一次越过稳态值到达峰值时，对稳态值的偏差与稳态值之比的百分数 。6）调整时间 单位阶跃响应与稳态值之差进入允许的误差范围所需的时间 。7）请列写二阶系统的瞬态响应指标公式8）闭环零点对二阶系统响应的影响主要有 零点的加入使系统超调量增大，而上升时间，峰值时间减小 、 当附加零点越靠近虚轴，其对系统响应的影响越大 、 当附加零点与虚轴的距离较大时，其影响可以忽略 。4.6 系统的误差分析1）系统的误差分为 瞬态误差 和 稳态误差 。2）系统的开环传函为G(s)H(s)=K(s z1)(s z).(s z)s (s p1)(s p2).(s pn)，当 时，系统为I型系统，当 时，系统为型系统，当 时，系统为型系统。3）静态位置误差系数公式位置误差为 。4）静态速度误差系数公式速度误差为 5）静态加速度误差系数公式加速度误差为（熟记表4-1 p127）第五章 系统的频率特性5.1 频率特性1） 频率特性是指 系统对正弦输入的稳定响应 ，计算过程中令G(s)中的s=jw得到G(j?)即为系统的频率特性的表达式。2） 频率特性包括 相频特性 、 幅频特性 。3） 机械系统的频率特征G（jw）的倒数称为动刚度，即机械系统的频率特征G（jw）表示的是机械系统的动柔度，即4） 频率特性的图形表示中常用的有三种，有 对数坐标图 （伯德图） 、极坐标图（奈奎斯特图）、对数幅-相图（尼柯尔斯图）5.2 频率特性的对数坐标图5） 典型环节的伯德图比例环节K微分环节1/jw一阶微分环节1+jwT二阶微分环节积分环节 一阶惯性环节 震荡环节 延时环节6） 系统类型与对数幅频特性曲线之间的关系（特别重要，能根据图形分析数据P148）5.3 频率特性的极坐标图1）正相位角 从正实轴开始以逆时针方向旋转定义 ，负相位角 从正实轴开始以顺时针方向旋转定义 。2）典型环节的极坐标图比例环节 积分环节微分环节 一阶惯性环节一阶微分环节 震荡环节二阶微分环节 延时环节3）奈奎斯特图具有的特点（P156）5.4 最小相位系统的概念最小相位系统的概念 若系统的开环传递函数的所有零点和极点均在【s】的左半平面时成为最小相位系统 。1）由伯德图估计最小相位系统的传递函数（P161要会）5.5 开环频率特性与系统时域性能的关系（要知道，自己整理知识点）5.6 闭环频率特性与频域性能指标（注意区分一阶和二阶系统）1）谐振峰值Mr，谐振频率?r2）截止频率?b? ，频宽定义 。第六章 系统的稳定性6.1 稳定性1）稳定性的定义 系统在受到外界干扰作用时，其被控制量将偏离原平衡位置，当这个干扰作用取出后，若系统在足够长的时间内能够恢复到原来的平衡状态或者是趋于一个给定的新的平衡状态，则系统是稳定的 。2）一个系统稳定的充要条件是 特征方程的所有根必须有负实部 。6.2 劳斯判据3s3?12s2?17s?201）传递函数为F(s)?5，用劳斯判据判断其稳定性。 432s?2s?14s?88s?200s?8003s3 12s2 17s 202） 传递函数为F(s) ，用劳斯判据判断其稳定 性。3s3?12s2?17s?203）传递函数为F(s)?6，用劳斯判据判断其稳定性，5432s?2s?8s?12s?20s?16s?16若系统不稳定求不稳定根的个数。3s3?12s2?17s?204）传递函数为F(s)?4，用胡尔维茨判据判断其稳定性。 s?8s3?18s2?16s?56.3 奈奎斯特稳定性判据1）z?p?N，z表示 闭环特征方程的在右半平面的根个数 ，p表示 开环特征方程在右半平面的根的个数 ，N表示 逆时针包围（-1，j0）点的圈数 。6.4系统的相对稳定性1） 相位裕量 在乃奎斯特图上，从原点到乃奎斯特图与单位圆的交点连一直线，该直线与负实轴的夹角r。当r0时，系统稳定当r0时，系统稳定2） 幅值裕量 在奈奎斯特图上，奈奎斯特图与负实轴交点处幅值的倒数Kg。3） 根据相位裕量和幅值裕量判断系统稳定性4） 该判断方法需要注意的两点（1） （2）5） 条件稳定第七章 控制系统的校正与设计7.1 控制系统的性能指标与校正方式1）时域性能指标包括 瞬态性能指标 和 稳态性能指标 。2）瞬态性能指标包括 延迟时间 、 上升时间 、 峰值时间 、 最大超调量 、调整时间 。3）稳态性能指标是 稳态误差 。4）频域性能指标反应 动态性能 ，主要指标有 谐振频率和谐振峰值 、 截止频率和频宽 、 幅值裕量 、 相位裕量 。5）校正的概念 校正又称为补偿，就是在控制对象已知、性能指标已定的情况下，在系统中增加新的环节或改变某些参数以改变原系统性能，使其满足所定性能指标要求的一种方法 。6）校正的方式 串联校正（增益调整、相位超前校正、相位滞后校正、相位滞后-超前校正） 、并联校正（反馈校正、顺快校正和前馈校正） 、 PID校正（PI 、PD 、PID） 。7.2控制系统的串联校正1） 串联校正中增益校正的作用 减少系统的开环增益可以使相位裕量增加，从而使系统的稳定性得到提高，但它降低了系统的稳态精度和响应速度 。2） 相位超前校正的作用 提高了系统的响应速度，使得原系统的相位裕量增加，提高了系统相对稳定性 。3） 相位滞后校正的作用 减小系统的稳态误差而又不影响其稳定性和响应的快速性相位滞后-超前校正环节的作用 同时该晒哦系统的瞬态响应和稳态响应。4） 反馈校正有 比例（位置反馈） 和 速度反馈 ，作用分别有 一般的比例负反馈可以削弱被包围环节的时间常数，从而扩展该环节带宽 、 速度反馈既保持了系统的快速性，又改善了系统的稳定性 。5） 顺馈与前馈校正有 按输入校正 、 按扰动校正 。7.4 PID校正器的设计1）PID校正器有那几个环节？作用分别为？比例环节 ： 成比例的反映控制系统的误差信号，误差一旦产生，校正器立即产生控制作用，以减小误差积分环节 ：主要作用是消除静态误差，提高系统的无差度。积分环节系数K越大，积分时间常数T越小，积分作用越强微分环节 ： 反映误差信号的变化趋势（变化速率），并能在误差信号变得太大之前在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调节时间2）PID有哪几种形式？作用分别为？（1） PI控制 ： 提高响应速度，减小稳态误差（2） PD控制 ： 提高相应速度，减小超调量（3） PID控制 ： 系统快速性，稳定性，准确性的综合调制，但也不能达到最优一、填空题类1.一单位反馈系统的开环伯德图已知，其幅频特性在低频段是一条斜率为 的渐近直线，且延长线与0dB线的交点频率为 ，则此系统的传递函数为 2.判断系统的稳定性，时常用乃奎斯特判据，z=p-N中的z表示闭环特征方程的根在S右半平面的个数。3.一单位反馈系统的开环传递函数为 ，则该系统稳定的K值范围为无论K取何值，系统都不稳定。4.开环系统的输出对系统无控制作用，闭环系统的输出对系统有控制作用 5.已知 ，其 6.线性系统满足叠加原理，非线性系统不满足叠加原理面关于线性系统与非线性7.瞬态响应指标中上升时间 的定义为单位阶跃响应从稳态值的10%上升到90%所需的时间8.系统型次越高，开环增益越大，系统稳态误差越小9. 瞬态响应的性能指标是根据下列单位阶跃函数作用下，零初始条件前提来定义的 10.二阶系统的传递函数为 ，当a减小时，无阻尼自然频率 增大，阻尼比增大11.一系统的传递函数为 ，则其相位角 可表达为 12.一个系统的传递函数为 ，当输入 时，则其稳态输出的幅值为413.开环频率特性的低频段的增益应充分大，以保证稳态误差的要求14.某系统的传递函数为 ，零点，；极点.，15.正弦函数 的拉氏变换是 16.函数 的拉氏变换为 17.系统的传递函数 ，则系统的增益为0.318.复数s=1 +j的三角表示形式为 。19.串联校正环节 ，若 为PD校正环节，则B=0，A0。20.函数 ，（a为常数）的拉氏变换为 21.已知函数（t）的拉氏变换为 ，则当 时（t）的值为22.若 ，则 23.标准二阶振荡系统的超调量 和有关24.传递函数 的极点是2,3 25.一阶系统 的单位阶跃响应曲线在t=0处的斜率为 26.设系统的特征方程为 ,则此系统稳定的K值范围为0K4 27.调整系统的增益对系统的稳定精度响和瞬态响应都有影响28.单位反馈控制系统的开环传递函数为 ,则系统在 输入作用下,其稳态误差为029.某环节的传递函数为 ，则它是惯性环节30.系统的传递函数为 ，则其单位阶跃响应函数为 31.单位负反馈系统的开环传递函数 ，其乃奎斯特图在 处的相位角是 32.单位负反馈系统的开环传递函数为 ，则其对数幅频特性曲线在 处的斜率为 33.设系统微分方程为 ，则该系统的传递函数为 。34.极坐标图上的负实轴对应于伯德图上的 线。35.系统辨识是指输入输出已知，求出系统的结构和参数 ，既建立系统的数学模型。36.型系统的对数幅频特性低频渐近线斜率为 。37.线性系统是否稳定，是系统本身的一个特性，而与系统的输入量或扰动无关。38.一单位负反馈控制系统的开环传递函数为 ，则使该闭环系统稳定的值范围是.39.某控制器的传递函数为 ，若将此控制器作为相位超前环节使用，则应符合40.若需要使系统带宽增加，则选择串联校正装置为相位超前校正闭环控制系统中有反馈回路 41.传递函数的极坐标图为单位圆42.二阶系统的单位阶跃响应的欠阻尼情况是在 条件下发生的43.串联相位滞后校正通常用于提高系统的稳态精度44.若线性定常系统输入端作用一个正弦波，经过充分长的时间后，则系统的输出为同频率的正弦波。45.系统中各环节的传递函数一个个顺序连接，称为串联。46.在系统辨识时，应给系统施加一种激励信号，测量系统的输入和输出响应，然后对输入数据和输出数据进行数学处理并获得系统的数学模型。47.PD调节器可以有效地改善系统瞬态性能，但对稳定性能的改善却很有限。48.频域性能指标是根据闭环控制系统的性能要求制定的。49.若 ，对任何一正实数a，则 50.传递函数反映了系统的动态性能，它与系统的结构参数有关 51.瞬态响应的性能指标是在单位阶跃函数输入信号的作用下定义的 52.一阶系统 的单位脉冲响应曲线在t=0处的值为 53.某系统微分方程为 它是线性时变系统 54.设开环传递函数 ，a0,K0,随着K减小，则闭环系统相对稳定性变好，快速性不变55.频率响应是系统对正弦输入的稳态响应。56.并联校正按校正环节的并联方式，可分为反馈校正和顺馈校正。57.机械工程控制论是研究以机械工程技术为对象的控制论问题。58.机械工程控制论是研究以机械工程技术为对象的控制论问题。传递函数的量纲是根据_输入量和输出量来决定的。59.II型系统的对数幅频特性低频渐近线斜率为 60.对于线性系统，当在其输入端加一个正弦信号时，输出端得到的稳态响应的幅值和相位要改变，而频率不发生变化。61.建立系统的数学模型有两种方法,即分析法和实验法。62.二阶振荡环节的标准传递函数是 63.反馈是将系统或某一环节的输出量，全部或部分地通过传递函数回输到输入端，又重新输入到系统中去。64.稳态误差与开环传递函数的结构和输入信号的形式有关。65.在频域中,系统的类型决定了系统对数幅频曲线低频段的斜率，即静态误差系数描述了系统的低频性能。66.对于线性定常系统，在初始条件为零的条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比，我们称之传递函数。67.型系统 在单位加速度输入下，稳态误差为 。68.瞬态响应是系统受到外加作用激励后，从初始状态到最终状态的响应过程。69.主导极点的概念更多地用于一般高阶系统的动态响应分析之中。70.系统的特征根必须全部在复平面的左平面是系统稳定的充要条件。71.判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为负实根或具有负实部的复数根。72.一单位负反馈控制系统的开环传递函数为 ，当有一单位阶跃信号作用于系统时，系统的最大超调量 = 73.二阶微分环节的传递函数为 。74.某比列环节K对数幅频特性为20dB，则K=10。75.一个单位反馈系统的前向传递函数为 ，则该闭环系统的特征为 76.传递函数是经典控制论中对线性系统进行分析、研究与综合的重要数学模型形式，它通过输入与输出之间信息的传递关系，来描述系统本身的动态特性。77.极坐标图（乃奎斯特图）是在复平面内用不同频率的矢量之端点轨迹来表示系统的频率特性。78.某系统脉冲响应函数为 ，则该系统的传递函数为 。79.对于一阶、二阶系统来说，系统特征方程的系统都是正数是系统稳定的充分必要条件 80.主导极点的特点是距离虚轴很近81.一阶微分环节 ，当频率 时，则相频特性 为 82.微分环节s的相频特性和幅频的特性的变化规律是 83.用频域法分析控制系统时，最常用的典型输入信号是正弦函数 84.在伯德图中决定闭环系统动态性能好坏的主要参数可以通过开环性能的中频段求得。85.PID校正器中代表 积分 35机械工程控制论是研究该领域中系统的动力学问题。36一个环节的传递函数为 ，则该环节是微分环节。37表征二阶系统的性能指标中超调量仅与阻尼有关，阻尼越小则该指标越大。38两线性系统 及其拉氏变换 ,有常数 ,则 39系统的波德图如下，则该系统是一阶惯性系统，其转折频率为1，在转折频率处的相位角是-45，超过转折频率处曲线的斜率是-20dB/dec，该系统具有低通特点。 40线性系统最显著的特征是满足叠加性。41一阶系统的时间常数越小，系统瞬态响应过程越短，对斜坡输入的稳态误差是无穷大。42线性系统输入为正弦信号时，该系统的输出也是同频率的正弦信号。43系统的稳态精度由系统的开环增益决定，而相对稳定性由相位裕量和幅值裕量来决定。44工业中常用的PID校正是指比例、积分、微分校正。45对自动控制系统的基本要求是稳定性、快速性、准确性。46系统时间响应由稳态响应和瞬态响应组成。47系统的稳态误差表达了系统的精度和抗干扰能力，是系统的性能之一。48系统稳定的必要和充分条件是特征方程的所有根都为负实数或者具有负实部的复数。49开环频率特性的低频段表征了闭环系统的稳态特性，中频段表征了闭环系统的动态特性，高频段表征了闭环系统的复杂性。50系统的传递函数反映系统本身的动态特性，决定于系统本身的参数，与外界输入无关。51对一个线性系统，当输入是正弦信号时，该系统的稳态输出也是同频率的正弦信号。52系统特征方程为 则系统稳定或不稳定。53系统的瞬态响应反映了系统本身的动态特性，表征系统的相对稳定性和灵敏度。54振荡环节在转折频率处的相位角是-90 ，大于转折频率时的对数幅频特性曲线的渐近线斜率为-40dB ，小于转折频率时的对数幅频特性曲线的渐近线斜率为0dB 。55二阶系统的无阻尼固有频率由系统本身的刚度和质量决定。56函数 及其一阶导数都可拉氏变换，则 的初值可表示为 。57单位阶跃输入的拉氏变换为 。58开环频率特性的低频段表征了闭环系统的稳态特性，中频段表征了闭环系统的动态特性，高频段表征了闭环系统的复杂性。59增加系统的开环增益可以提高系统的稳态精度和响应速度，但又会使相位裕量或者幅值裕量减小，从而使系统的稳定性下降。60单位斜坡函数的拉普拉斯变换是1/S261一阶微分环节的传递函数 。62一阶惯性环节在转折频率时的相位角是-45 ，大于转折频率时的对数幅频特性曲线的渐近线斜率为-20Db/dec63下图中的符号分别表示哪些性能指标 表示最大超调量， 表示上升时间， 表示峰值时间， 表示调整时间64对I型系统输入阶跃信号，则其稳态误差为零。65典型延时环节的传递函数为 。二、名词解释1.控制系统输出能按照要求的参考输入或控制输入进行调节的系统。2.稳态响应系统受到外加作用激励后，时间趋于无穷大时，系统的输出状态称为稳态响应。3.叠加原理系统在几个外加作用下所产生的响应，等于各个外加作用单独作用的响应之和。4.串联校正将校正装置串联在原传递函数方框图的前向通道中，来改变系统的结构，以达到改善系统性能的方法。5.时间响应机械工程系统在外加作用激励下，其输出量随时间变化的函数关系称之为系统的时间响应。6.方块图系统中各环节的功能和信号流向的图解表示方法。7.稳定性自动控制系统在受到扰动作用使平衡状态破坏后，经过调节能重新达到平衡状态的性能。8.相位裕量在乃奎斯特图上，从原点到乃奎斯特图与单位圆的交点连一直线，该直线与负实轴的夹角。9.闭环控制系统设有反馈环节的自动控制系统，系统的输出量对系统有控制作用。10.数学模型系统动态特性的数学表达式，系统输入、输出变量以及内部各变量之间关系的数学表达式。11.叠加原理系统在几个外加作用下所产生的响应，等于各个外加作用单独作用的响应之和。12.复合控制把顺馈补偿和反馈控制结合起来的控制方式称为复合控制。13.反馈把一个系统的的输出信号不断直接地或经过中间变换或部分地返回，再输入到系统中去。14.脉冲响应函数当一个系统受到一个单位脉冲激励时，它所产生的响应称为脉冲响应函数。15.频率特性不断改变系统的入正弦信号的频率（由0变化到无穷大）时，输出信号与输入信号的幅值比和相位差的变化情况。16.幅频特性输出信号与输入信号的幅值比。 反馈控制原理：用反馈检查到偏差再去校正消除偏差。 控制系统基本要求：稳定性，快速性，准确性。 频率特性：对于线性定常系统，若输入为谐波函数，则其稳态输出一定是同频率的谐波函数，将输出的幅值与输入的幅值之比定义为系统的幅频特性。将输出的相位与输入的相位之差定义为系统的相频特性。两者统称为系统的频率特性。 闭环控制系统：有反馈。输出会通过适当的测量装置将信号全部或部分反回输入端。与输入量比较，得出偏差，实现再控制。例：导弹发射，是闭环控制系统。导弹控制系统会根据对目标的偏差纠正偏差以力争命中目标。 开环控制系统：不对输出进行检测和反馈，输出与输入之间没有形成反馈环路的控制系统。例：大炮发射，开炮前瞄准控制，炮弹一旦出了膛就不再管了。 传递函数：在线性定常系统中，当初始条件为零时，系统的输出与输入的拉普拉斯变换之比。 按给定信号分类自动控制系统可分为：恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。 系统的稳定性：系统在初始状态作用下，有它引起的系统时间响应随时间的推移，逐渐衰减并趋向于零的能力。充要条件：所有特征根实部全小于零或传函所有极点分布在S平面左半面。 数学模型：据对研究对象所观察到的现象及实践经验，归结成的一套反映其内部因素数量关系的数学公式、逻辑准则和具体算法。用以描述和研究客观现象的运动规律。 1瞬态响应：指系统在某一典型信号输入作用下，其系统输出量从初始状态到稳定状态的变化过程。稳态响应：在某一输入信号的作用后，时间趋于无穷大时系统的输出状态。三、简答题1.传递函数的主要特点有哪些？答：（1）传递函数反映系统本身的动态特性，只与本身参数和结构有关，与外界输入无关；（2）对于物理可实现系统，传递函数分母中s的阶数必不少于分子中s的阶数；（3）传递函数不说明系统的物理结构，不同的物理结构系统，只要他们的动态特性相同，其传递函数相同。2.反馈校正与串联校正相比，所具有的优点有哪些？答：反馈校正与串联校正更有其突出的优点：利用反馈能有效地改变被包围环节的动态结构参数，甚至在一定条件下能用反馈校正完全取代包围环节，从而大大减弱这部分环节由于特性参数变化及各种干扰给系统带来的不利影响。3.在系统校正中，常用的性能指标有哪些？答：在系统校正中，常用的性能指标按其类型可分为：（1）时域性能指标，它包括瞬态性能指标（即上升时间、峰值时间、最大超调量、调整时间等）和稳定性能指标（即稳定误差）（2）频域性能指标，它包括相位裕量、幅值裕量、频宽等。4.简述相位裕量 的定义、计算公式，并在极坐标上表示出来。答：相位裕量的定义：是开环频率特性幅值为1时对负实轴的相位差值。即从原点到奈氏图与单位圆交点的连线与负实轴的夹角。计算公式： 5.什么是数学模型？答：数学模型是系统动态特性的数学表达式。建立数学模型是分析、研究一个动态系统特性的前提。一个合理的数学模型应以最简化的形式，准确地描述系统的动态特性。6.简述串联超前校正环节的作用。串联超前校正环节的作用是：串联超前校正环节增大了相位裕量，加大了带宽，这就意味着提高了系统的相对稳定性，加快了系统的响应速度，使过渡过程得到显著改善。但由于系统的增益和型次都末变化，所以稳态精度变化不大。7.简述系统时间响应的概念。答：机械工程系统在外加作用激励下，其输出量随时间变化的函数关系称之为系统的时间响应，通过时间响应的分析可以揭示系统本身的动态特性。8.传递函数的典型环节有哪几种？答：传递函数的典型环节有：（1）比例环节（2）积分环节（3）微分环节（4）惯性环节（5）一阶微分环节（6）振荡环节（7）二阶微分环节（8）延时环节9.判断定常系统是否稳定的方法有哪几种？答：判断定常系统是否稳定的方法有：（1）劳斯判据（2）胡尔维茨判据（3）乃奎斯特稳定性判据（4）根轨迹法。10.影响系统稳态误差的因素有哪些?答： 影响系统稳态误差的因素有系统的类型、开环增益和输入信号。11.机械控制工程主要研究并解决哪几方面的问题？答：机械控制工程主要研究并解决以下问题：（1）系统分析（2）系统的最优控制（3）系统的最优设计（4）系统识别或系统辨识（5）滤液与预测P212.简述拉氏反变换中部分分式法的步骤。答：部分分式法是通过代数运算，先将一个复杂的象函数化为数个简单的部分分式之和，再分别求出各个分式的原函数，总的原函数即可求得。13.对控制系统的基本要求是什么？答：对控制系统的基本要求是系统的稳定性、响应的快速性和响应的准确性等。其中系统的稳定性是控制系统的首要条件。在参数已知的情况下分析和评定稳定性、快速性和准确性。14.何谓控制系统，开环系统与闭环系统有哪些区别？答：控制系统是指系统的输出，能按照要求的参考输入进行调节的。15.开环系统构造简单、不存在不稳定问题、输出量不用测量；闭环系统有反馈、控制精度高、结构复杂、设计时需校核稳定性。16.画系统方块图及求传递函数的步骤。答：画系统方块图及求传递函数的一般步骤：确定系统的输入与输出；