机械工程控制基础复习资料

机械工程控制根底复习资料一、填空题一单位反应系统的开环伯德图，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，那么此系统的传递函数为判断系统的稳定性，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。一单位反应系统的开环传递函数为，那么该系统稳定的K值范围为无论K取何值，系统都不稳定。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，其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%所需的时间系统型次λ越高，开环增益Κ越大，系统稳态误差越小瞬态响应的性能指标是根据以下单位阶跃函数作用下，零初始条件前提来定义的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ξ增大一系统的传递函数为，那么其相位角可表达为一个系统的传递函数为，当输入时，那么其稳态输出的幅值为4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某系统的传递函数为，零点ｓ＝－２，ｓ＝５；极点ｓ＝－０.２，ｓ＝４正弦函数的拉氏变换是函数的拉氏变换为系统的传递函数，那么系统的增益为0.3复数s=1+j的三角表示形式为 。串联校正环节，假设为PD校正环节，那么B=0，A>0。函数，〔a为常数〕的拉氏变换为函数ƒ〔t〕的拉氏变换为，那么当时ƒ〔t〕的值为２假设，那么＝２标准二阶振荡系统的超调量和ξ有关传递函数的极点是－2,－3一阶系统的单位阶跃响应曲线在t=0处的斜率为设系统的特征方程为,那么此系统稳定的K值范围为0<K<4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单位反应控制系统的开环传递函数为,那么系统在输入作用下,其稳态误差为0某环节的传递函数为，那么它是惯性环节系统的传递函数为，那么其单位阶跃响应函数为单位负反应系统的开环传递函数，其乃奎斯特图在处的相位角是单位负反应系统的开环传递函数为，那么其对数幅频特性曲线在处的斜率为设系统微分方程为，那么该系统的传递函数为。极坐标图上的负实轴对应于伯德图上的线。系统辨识是指输入输出，求出系统的结构和参数，既建立系统的数学模型。Ⅱ型系统的对数幅频特性低频渐近线斜率为。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。一单位负反应控制系统的开环传递函数为，那么使该闭环系统稳定的Ｋ值范围是Ｋ＞０.５某控制器的传递函数为，假设将此控制器作为相位超前环节使用，那么α应符合α＞１假设需要使系统带宽增加，那么选择串联校正装置为相位超前校正闭环控制系统中有反应回路传递函数的极坐标图为单位圆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串联相位滞后校正通常用于提高系统的稳态精度假设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，那么系统的输出为同频率的正弦波。系统中各环节的传递函数一个个顺序连接，称为串联。在系统辨识时，应给系统施加一种鼓励信号，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。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。频域性能指标是根据闭环控制系统的性能要求制定的。假设，对任何一正实数a，那么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一阶系统的单位脉冲响应曲线在t=0处的值为某系统微分方程为它是线性时变系统设开环传递函数，a＞0,K＞0,随着K减小，那么闭环系统相对稳定性变好，快速性不变频率响应是系统对正弦输入的稳态响应。并联校正按校正环节的并联方式，可分为反应校正和顺馈校正。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。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。=2\*ROMANII型系统的对数幅频特性低频渐近线斜率为对于线性系统，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。建立系统的数学模型有两种方法,即分析法和实验法。二阶振荡环节的标准传递函数是反应是将系统或某一环节的输出量，全部或局部地通过传递函数回输到输入端，又重新输入到系统中去。稳态误差与开环传递函数的结构和输入信号的形式有关。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。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。Ⅰ型系统在单位加速度输入下，稳态误差为。瞬态响应是系统受到外加作用鼓励后，从初始状态到最终状态的响应过程。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。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。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。一单位负反应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=二阶微分环节的传递函数为。某比列环节K对数幅频特性为20dB，那么K=10。一个单位反应系统的前向传递函数为，那么该闭环系统的特征为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。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。某系统脉冲响应函数为，那么该系统的传递函数为。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主导极点的特点是距离虚轴很近一阶微分环节，当频率时，那么相频特性为微分环节s的相频特性和幅频的特性的变化规律是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。PID校正器中Ⅰ代表积分二、名词解释控制系统——输出能按照要求的参考输入或控制输入进行调节的系统。稳态响应——系统受到外加作用鼓励后，时间趋于无穷大时，系统的输出状态称为稳态响应。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。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，以到达改善系统性能的方法。时间响应——机械工程系统在外加作用鼓励下，其输出量随时间变化的函数关系称之为系统的时间响应。方块图——系统中各环节的功能和信号流向的图解表示方法。稳定性——自动控制系统在受到扰动作用使平衡状态破坏后，经过调节能重新到达平衡状态的性能。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。闭环控制系统——设有反应环节的自动控制系统，系统的输出量对系统有控制作用。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。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。复合控制——把顺馈补偿和反应控制结合起来的控制方式称为复合控制。反应——把一个系统的的输出信号不断直接地或经过中间变换或局部地返回，再输入到系统中去。脉冲响应函数——当一个系统受到一个单位脉冲鼓励时，它所产生的响应称为脉冲响应函数。频率特性——不断改变系统的输入正弦信号的频率〔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。幅频特性——输出信号与输入信号的幅值比。三、简答题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。反应校正与串联校正相比，所具有的优点有哪些？答：反应校正与串联校正更有其突出的优点：利用反应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应校正完全取代包围环节，从而大大减弱这局部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。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。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：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。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。简述系统时间响应的概念。答：机械工程系统在外加作用鼓励下，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。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。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。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P2简述拉氏反变换中局部分式法的步骤。答：局部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局部分式之和，再分别求出各个分式的原函数，总的原函数即可求得。对控制系统的根本要求是什么？答：对控制系统的根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。在参数的情况下分析和评定稳定性、快速性和准确性。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。开环系统构造简单、不存在不稳定问题、输出量不用测量；闭环系统有反应、控制精度高、结构复杂、设计时需校核稳定性。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：①确定系统的输入与输出；②列写微分方程；③初始条件为零，对各微分方程取拉氏变换；=4\*GB3④将各拉氏变换分别以方块图表示，然后连成系统，求系统传递函数。简述串联相位超前校正的特点。答：串联相位超前校正的特点：①增大相位裕量，加大了带宽，提高稳定性；②加快了系统的响应速度，使过渡过程得到显著改善；③系统的增益和型次都未变，稳定精度变化不大。系统的频域性能指标有哪些？答：系统的频域性能指标有：①相位裕量；②幅值裕量；③截止频率及频宽；=4\*GB3④谐振频率及谐振峰值。