Chp.4 频率特性分析
基本要求
1．掌握频率特性的定义和代数表示法以及与传递函数、单位脉冲响应函数和微分方程 之间的相互关系；掌握频率特性和频率响应的求法； 掌握动刚度与动柔度的概念。
2．掌握频率特性的 Nyquist 图和 Bode 图的组成原理，熟悉典型环节的 Nyquist 图和 Bode 图的特点及其绘制， 掌握一般系统的 Nyquist 图和 Bode 图的特点和绘制。
3．了解闭环频率特性与开环频率特性之间的关系。 4．掌握频域中性能指标的定义和求法； 了解频域性能指标与系统性能的关系。 5． 解最小相位系统和非最小相位系统的概念。
重点与难点 本章重点
1．频率特性基本概念、代数表示法及其特点。 2．频率特性的图示法的原理、典型环节的图示法及其特点和一般系统频率特性的两种 图形的绘制。 3． 频域中的性能指标。
本章难点
1．一般系统频率特性图的画法以及对图形的分析。 2．频域性能指标和时域性能指标之间的基本关系。
§1 概述
一、频域法的特点： 系统分析法：时域法、频域法 ① 仅数学语言表达不同：将 t 转换为ω，不影响对系统本身物理过程的分析； ② 时域法侧重于计算分析，频域法侧重于作图分析； 工程上更喜欢频域法 ③ 优点：a)系统无法用计算分析法建立传递函数时，可用频域法求出频率特性，进而 导出其传递函数； b)验证原传递函数的正确性： 计算法建立的传递函数，通过实验求出频率特性以验证； c)物理意义较直观。 ④ 缺点：仅适用于线性定常系统 工程上大量使用频域法。
二、基本概念： 1、频率响应： 定义：系统对正弦（或余弦）信号的稳态响应。 输入：xi(t)=Xisinωt 输出：包括两部分： ① 瞬态响应：非正弦函数，且 t→∞时，瞬态响应为零。 ② 稳态响应：与输入信号同频率的波形，仍为正弦波，但振幅和相位发生 变化。
fig4.1.1 讨论：a)频率响应仅是时间响应的特例；
b)频率响应反映系统的动态特性：输出随ω变化（非 t）； c)为何选简谐信号为输入？ 原因：工程上绝大多数
周期信号可用 F 变换展开成叠加的离散谐波信号； 非周期信号可用 F 变换展开成叠加的连续谐波信号。
→用正弦信号作输入合理。 2、频率特性 G(jω):（为幅频特性和相频特性的总称）
定义：频域中，系统的输入量与输出量之比。
讨论：①G(jω)是复数，可写成： G(jω)=u(ω)+jv(ω)=∣G(jω)∣ejφ(ω)=A(ω)∠Ф(ω)
u(ω)：为 G(jω)的实部 →实频特性； v(ω)：为 G(jω)的虚部 →虚频特性。 ③ 幅频特性∣G(jω)∣：输出量的振幅与输入量的振幅之比。
∣G(jω)∣反映输入在不同ω下，幅值衰减或增大的特性。
∣G(jω)∣是 G(jω)模： ④ 相频特性∠Ф(ω)：
定义：输出量的相位与输入量的相位之差。 Ф(ω)= ∠Ф(ω)=[ωt+∠G(ω)]- ωt
a) ∠G(ω)反映频率特性的幅角； b) 符号：Ф(ω)逆时针方向为正；
系统Ф(ω)一般为负。原因：系统输出一般滞后。 结论：频率响应实际上可由频率特性描述，而频率特性可由幅频特性和相 频特性表达。 三、频率特性获取： 1、L 逆变换：因为 X0(s)=G(s)Xi(s)
若 xi(t)=Xisinωt
2、用 jω替代 s：
（例）
求出 G(s)后，用 jω替代 s 即可。（证明，例） 3、实验方法：不能用计算方法建立系统数学模型时尤其适用。
方法：①改变输入信号频率ω，测出相应输出的幅值和相位 ②画出 XO(ω)/ Xi 与ω曲线 →获幅频特性 画出Ф(ω)与ω曲线 →相频特性
系统数学模型获取方法： p.89 四、频率特性的特点：
1、G(jω)是 w(t)的 F 变换。 因为 X0(s)=G(s)Xi(s) xi(t)=δ(t) Xi(s)=1 →x0(t)=w(t) 所以，X0(jω)= G(jω) 即 F[w(t)]= G(jω) 结论：对系统频率特性的分析就是对单位脉冲响应函数的频谱分析。 2、G(jω)在频域内反映系统的动态特性。
G(jω)是谐波输入下的时域中的稳态响应，而在频域中，系统随ω变化反映系统动态 特性。
3、频域分析比时域容易。 a) 分析系统结构及参数变化对系统的影响时更容易分析； b) 易于稳定性分析； c) 易于校正，使系统达到预期目标； d) 易于抑制噪声，用频率特性易于设计出合适的通频带，抑制噪声。
§2 频率特性的 Nyquist 图（极坐标图）
频率特性分析常用图示法：极坐标图（Nyquist），对数坐标图（Bode） 一、极坐标图的绘制：
Nyquist 图：当ω由 0→∞时，G(jω)（矢量）的端点在[G(jω)]复平面上所形成的轨迹。 矢量：即为频率特性 G(jω)
对ω=ω1 在实轴上投影：G(jω)实部，u(ω)=u(ω1) 在虚轴上投影：G(jω)虚部，v(ω)=v(ω1) G(jω1)= u(ω1)+ jv(ω1)
模
相角 Nyquist 图既表示实频和虚频特性，也反映幅频和相频特性。 绘制步骤：①由 G(jω)列出∣G(jω)∣和∠G(jω)表达式；
角∠G(jω)走向：逆正顺负 ②ω在[0，∞]取不同值，代入∣G(jω)∣、∠G(jω)，获得相应值； ③在相应于∠G(jω)射线上，截取∣G(jω)∣值； ④将∣G(jω)∣线段的终点连接起来，即获得 G(jω)的极坐标图。 二、典型环节的 Nyquist 图： 1、 比例环节： G(s)=K 频率特性：G(jω)=K →∣G(jω)∣=K u(ω)=K
∠G(jω)=00
v(ω)=0
轨迹：一条与实轴重合的直线。
结论：比例环节的幅、相频率特性与ω无关；
输出量的振幅永远是输入量振幅的 K 倍，且相位永远相同。
2、 积分环节：
G(s)=1/s
频率特性：G(jω)=1/jω →∣G(jω)∣=1/ω u(ω)=0
∠G(jω)=-900
v(ω)=-1/ω
变化：ω=0 ∣G(jω)∣=∞ ∠G(jω)=-900
ω=∞ ∣G(jω)∣=0 ∠G(jω)=-900
轨迹：一条与负虚轴重合的直线，由无穷远点指向原点，相位总是-900
结论：低频（ω→0）时，输出振幅很大，高频（ω→∞）时输出振幅为 0；
输出相位总是滞后输入 900。
3、 微分环节
G(s)=s
频率特性：G(jω)=jω →∣G(jω)∣=ω u(ω)=0
∠G(jω)=900
v(ω)=ω
变化：ω=0 ∣G(jω)∣=0 ∠G(jω)=900
ω=∞ ∣G(jω)∣=∞ ∠G(jω)=900
轨迹：与正虚轴重合的直线，由原点无穷远点指向无穷远点，相位总是 900
结论：低频（ω→0）时，输出振幅为 0，高频（ω→∞）时输出振幅很大；
输出相位总是超前输入 900。
4、 惯性环节：
∠G(jω)=-arctgTω
变化：ω=0 ∣G(jω)∣=k
∠G(jω)=00
ω=1/T ∣G(jω)∣=0.707k ∠G(jω)=-450
ω=∞ ∣G(jω)∣=0
∠G(jω)=-900
轨迹：四象限内的一半圆。（图 4.2.1）
结论：①低频端（ω→0）时，输出振幅等于输入振幅，输出相位紧跟输入相位，即
此时信号全部通过；
②随ω↑，输出振幅越来越小（衰减），相位越来越滞后；
③高频端（ω→∞）时输出振幅衰减至 0，即高频信号被完全滤掉
（实际上是一个低通滤波器）
5、 一阶微分环节：G(s)=Ts+1
G(jω)=jωT+1 →u(ω)=1 v(ω)= ωT
∠G(jω)=arctgωT
变化：ω=0 ∣G(jω)∣=1
∠G(jω)=00
ω=1/T ∣G(jω)∣=1.414k ∠G(jω)=450
ω=∞ ∣G(jω)∣=∞
∠G(jω)=900
轨迹：始于正实轴点（1，j0），且平行于虚轴，在第一象限内的一条直线。
结论：高、低频信号都能全部通过，频率越高，增益越大，相位越超前。
6、振荡环节：
变化：ω=0 （λ=0） ∣G(jω)∣=1
∠G(jω)=00
ω= ωn （λ=1） ∣G(jω)∣=1/2ζ ω=∞ （λ=∞ ） ∣G(jω)∣=0
∠G(jω)=-900 ∠G(jω)=-1800
轨迹：在三、四象限内的曲线。起点（1，j0），终点（0，j0）(图 4.2.6)
讨论：①ζ取值不同，Nyquist 图形状不同；（图 4.2.7）
值越大，曲线范围越小。
②固有频率ωn：曲线与虚轴之交点，此时幅值∣G(jω)∣=1/2ζ
③谐振频率ωr：使∣G(jω)∣出现峰值的频率。
⑤ ωr＜ωd:欠阻尼下，谐振频率总小于有阻尼固有频率。 7、 延时环节：G(s)=e-sτ=|G|ejφ(ω)
|G(jω)|=1 ∠G(jω)=- ωτ(图 4.2.9) 三、Nyquist 图的一般形式：
传递函数：
式中，k=b0/a0,分母次数 n，分子次数 m，
1、 0 型系统（v=0）:
当ω=0 ∣G(jω)∣=k
∠G(jω)=00
ω=∞ ∣G(jω)∣=0
∠G(jω)=(m-n)×900
在低端，轨迹始于正实轴，高端时，轨迹趋于原点（由哪个象限趋于原点？）
2、Ⅰ型系统（v=1）：
当ω=0 ∣G(jω)∣=∞
∠G(jω)=-900
ω=∞ ∣G(jω)∣=0
∠G(jω)=(m-n)×900
低端，轨迹的渐近线与负虚轴平行，高端时，轨迹趋于原点
3、Ⅱ型系统（v=2）：
当ω=0 ∣G(jω)∣=∞
∠G(jω)=-1800
ω=∞ ∣G(jω)∣=0
∠G(jω)=(m-n)×900
低端，轨迹的渐近线与负实轴平行，高端时，轨迹趋于原点
可见，无论 0、Ⅰ、Ⅱ型系统，低端幅值都很大，高端都趋于 0
→控制系统总是具有低通滤波的性能。
四、例题：
1、 已知系统的传递函数
，试绘制其 Nyquist 图。（图 4.3.1）
2、已知系统的传递函数
，试绘制其 Nyquist 图。（图 4.3.2）
3、已知系统的传递函数
，试绘制其 Nyquist 图。（图 4.3.3）
§3 Bode 图（对数坐标图）
将幅、相频率特性分开画：对数幅频特性，对数相频特性，统称 Bode 图。 一、坐标构成： 1、 对数幅频特性图： 横坐标：对数分度：lgω1/ω2, 标示：lgω 单位：rad/s 或 s-1 纵坐标：线性分度，20lg| G |, 单位：分贝（dB） 2、 对数相频特性图： 纵坐标：G(jω)的相位∠G(ω)，单位：度 横坐标：同对数幅频特性图 3、 优点： ① 简化计算：将串联环节的幅值乘除法简化为对数域的加、减法。 ② 简化作图过程：对环节的幅值 Bode 图，先用渐近线表示，再修正曲线， 可获得较精确的幅值 Bode 图。 ③ 叠加：叠加法将各环节幅值 Bode 图进行累加，获得整个系统的 Bode 图。 ④ 便于对系统的性能进行观察和分析：横坐标用 lgω1/ω2 作分度，扩展 了低频区，缩小了高频区。（系统主要性能表现在低频区） 二、典型环节的 Bode 图：
1、 比例环节：G(jω)=K ① |G(jω)|=K 20lg|G(jω)|=20lgK 对数幅频特性曲线：一条水平线，分贝数 20lgK K 值大小使曲线上下移动。 ② ∠G(jω)=arctg(0/k)=0o 与 0o 线重合，与 K 值无关。（图 4.4.2）
2、 积分环节
①
20lg|G(jω)|=-20lgω
ω=1 （lgω=0） 20lg|G(jω)|=0dB
ω=10（lgω=1） 20lg|G(jω)|=-20dB
曲线通过（1，0）、（10，-20）
斜率:-20dB/dec
令 y=20lg|G(jω)|，x= lgω，则 y=-20x
线性关系
②
与ω无关
过（0，90o）平行于横轴的直线。
③若
则
20lg|G(jω)|= 20lgk-20lgω 相当于 y=b-20x
3、 微分环节 G(jω)= jω
①|G(jω)|= ω 20lg|G(jω)|= 20lgω
为一条斜率 20dB/dec 的直线
ω=1 （lgω=0） 20lg|G(jω)|=0dB →直线通过（1，0）
②
与ω无关
4、 惯性环节：
① 幅频特性：
讨论：a)非线性，用渐近线表示。 b)ω《ωT（低频渐近线）：20lg|G(jω)|≈20lgωT-20lgωT=0 一条与 0dB 线完全重合的直线，止于（ωT，0） c) ω》ωT（高频渐近线）：20lg|G(jω)|≈20lgωT-20lgω 截距 20lgωT，斜率-20dB/dec,始于（ωT，0） d) 转角频率ωT：低频渐近线与高频渐近线的交点 e) 低通滤波特性：低频输出较精确反映输入。 高频输出很快衰减。
f) 误差：渐近线与精确对数曲线的差值 e(ω) 低频： 高频： 修正曲线： 最大误差在ωT 处，e(ωT)=-3dB
② 相频特性：
ω=0 ∠G(ω)=0o ω=ωT ∠G(ω)=-45o ω=∞ ∠G(ω)=-90o 曲线对称于点（ωT，-45o），低频段，输出与输入的相位相同，高频段，输 出相位滞后于输入 90o。
5、 振荡环节：
①
讨论：a)非线性，用渐近线表示。 b)ω《ωn(λ≈0)（低频渐近线）：20lg|G(jω)|=0 为 0dB 渐近线，止于（ωn，0） c)ω》ωn(λ大大于 1)（高频渐近线）： 20lg|G(jω)|≈-40lgλ=-40lgω+40lgωn 为一直线，斜率-40dB/dec,始于（ωn，0） d)转角频率ωn：低频渐近线与高频渐近线的交点 e)低通滤波特性：低频输出较精确反映输入。 高频输出很快衰减。 f)修正曲线：0＜ζ＜1 时系统会振荡，主要表现在ω≈ωn 附近，ζ越小， 振荡越大。（图 4.4.10）
g)谐振频率ωr： ωr＜ωn ζ越小, ωr 越接近ωn
谐振峰值：
随ζ变化（图 4.4.11）
在 Mr 处误差最大， h)截止频率ωb：在幅频特性上，当幅值由零频值 A(0)下降到 0.707 A(0)时所
对应的频率。
带宽：0~ωb ，带宽越宽，系统快速性越好。 ②相频特性：
（图 4.6.1）
ω=0 λ=0 ∠G(ω)=0o ω=ωn λ=1 ∠G(ω)=-90o ω=∞ λ=∞ ∠G(ω)=-180o 曲线对称于点（ωn，-90o），低频段，输出与输入的相位相同，高频段，输 出相位滞后于输入 180o。 四、多环节 Bode 图绘制： 复杂系统 Bode 图可由各环节 Bode 图叠加。 1、 关于对数幅频特性： ① 找出各环节转角频率ωT：积分和微分环节：ωT=1
惯性和导前环节：ωT=1/T 振荡环节：ωT=ωn ② 用渐近线分别作出各环节的对数幅频特性图： 积分和微分环节：在ωT 作斜率-20dB/dec（积分）或+20dB/dec（微分） 惯性、导前、振荡环节：在（ωT，0）左边作与 0dB 重合直线， 在（ωT，0）右边作，-20dB/dec（惯性）
+20dB/dec（导前） -40dB/dec（振荡） ③ 按误差修正曲线对各渐近线进行修正，得出各环节精确曲线； ④ 按ωT 由小到大顺序，将各段曲线叠加，获得整个系统对数幅频特性曲线； ⑤ 若系统有比例环节 K，则将曲线上提升（K＞1）或下降低（K＜1 20lgKdB 2、 关于对数相频特性： ① 分别作各环节的对数相频特性曲线： 积分：过-90o 水平线 微分：过+90o 水平线 惯性：在 0~-90o 变化，对称于（ωT，-45o）
导前：在 0~90o 变化，对称于（ωT，+45o） 振荡：在 0~180o 变化，对称于（ωT，-90o） ② 将各环节对数相频特性曲线叠加，得系统的对数相频特性曲线； ③ 若系统有延时环节，则相频特性上须加上-τω。 3、 例题：
化成标准形式：
频率特性：
§4 最小相位系统和非最小相位系统
（fig.4.4.15）
1、 最小相位传递函数： 若系统 G(s)在[s]复平面上右半部既无极点又无零点，则 G(s)称为最小相位传递 函数。
例：
二者的对数幅频特性相同，但对数相频特性不同。 （图 4.7.2） 讨论：①最小相位系统相角变化范围最小； ②最小相位系统满足ω→∞时，相角为-90o(m-n)。 ③非最小相位系统在高频时相角滞后大，启动迟缓，反映速度差。 ⑥ 非最小相位系统产生原因：
a) 由系统中的非最小相位环节产生； b) 由系统中不稳定的局部闭环产生； c) 由非最小相位系统的延时环节产生。 2、延时环节对系统的影响： G(s)=e –τs 20lg| e –τs|s=jω=20lg| e –jωτ |=0 对系统的对数幅频特性无影响。 将 G(s)=e –τs 幂级数展开，会使系统 G(s)传递函数的分子出现正根而变成非最小 相位系统。 ∠e –jωτ=-ωτ=-57.3ωτ（度），使系统相位滞后增大，对启动不利。 2、 延时时间常数τ的求取： 对数幅频特性曲线在高频段的斜率，就是系统中延时环节的时间常数τ，即由 高频段斜率确定τ。
机械工程控制基础（第六版）公式 1.典型时间函数的拉氏变换以及拉氏变换的性质 22222 1 111[1];[()]1;[];[]![sin ];[cos ];[]at n n L L t L t L e S S S a w S n L wt L wt L t S w S W S δ+= ===-===++ ①延迟性质：[()].()as L f t a e F S --= ②复数域的位移性质：[()]()at L e f t F S a -=+ ③相似定理：1[()]()S L f at F a a = ④微分性质：()12'(1)[()][](0)(0)(0)n n n n n L f t S F S S f S f f -+-+-+=---- 当初始条件为零时：()[()][]n n L f t S F S = ⑤积分性质：(1)()1[()](0)F S L f t dt f S S -+= +? 初始条件为零时：() [()]F S L f t dt S =? ⑥初值定理：0 (0)lim ()lim ()s t f f t SF S + + →+∞ →==;⑦终值定理：0 lim ()lim ()t s f t SF S →+∞ →= 2.传递函数的典型环节及公式 ①比例环节K ；②积分环节 1S ；③微分环节S ；④惯性环节11TS +；⑤一阶微分环节1TS + ⑥振荡环节 22 121 T S TS ζ++；⑦二阶微分环节2221T S TS ζ++；⑧延时环节S e τ- ⑨开环传递函数()()H S G S ； 其中G(S)为向前通道传递函数，()H S 为反馈传递函数 闭环传递函数() ()1()() G S G S H S G S = +闭 ⑩梅逊公式n n n t T ∑?= ? ； 1231i j k i j k L L L ?=-∑+∑-∑+ 其中：T ——总传递函数 n t ——第n 条前向通路得传递函数； ?——信号流图的特征式 3.系统的瞬态响应及误差分析 ①一阶系统传递函数的标准式()1 K G S TS = +， K 一般取1 ②二阶系统传递函数的标准式222 1 ().2n n n w G S k S w S w ζ=++; K 一般取1 ③2 1d n w w ζ=-；其中ζ为阻尼比，n w 为无阻尼自然频率，d w 为阻尼自然频率
中图版八年级地理上册《聚落》教学设计 教学依据 课标分析： 1. 课标要求：运用图片描述城市景观和乡村景观的差别；举例说出聚落与 自然环境的关系。 2. 本节内容属于世界地理知识，是在学习完世界的陆地和海洋、世界的气 候等基本知识的基础上，对前面知识的综合运用。共包括两部分内容，即“城 市和乡村”和“聚落与环境”，本节内容将作为两课时进行学习，本课时主要学 到 “5000 多年前的农耕文明习“聚落与环境”。主要通过创设情境，把学生带 通过选址时期的北京”让学生通过聚落选址，感受地理环境对聚落的影响；再 在不断 适后建设民居，帮助学生在活动中感受环境不仅影响聚落选址，聚落也 应环境，进而帮助学生充分理解人与环境的相互关系，树立正确的人地关系观。 学情分析： 1. 学生前面已经学习过中国地理和世界的海陆分布、气候等方面的知识， 场 所，与 的 成 已初步具备了探究地理问题的知识基础；且聚落是人类聚居而形 人们的生产、生活密切相关，学生生活在一定的聚落当中，能够根据生活实际 。 总结出相应的结论 2. 从认知心理来看，八年级学生的思维水平处于由感性认识向理性认识发 思展的阶段，已具备基本的阅读图文资料，提取重要地理信息的能力，但抽象 维、概括水平和综合分析能力都较弱，加之生活经验不足、认知水平有限，对 。因此，需要充分运用情境、图片、聚落与自然环境的关系的理解有一定的困难 活动等方式，帮助其感受和学习，以提高学生的认知水平和分析能力。 学科地理领域与课题聚落课型新授 1. 能够根据图片和资料，在“寻·家园”活动中选择出最适合建设聚落的环 境，并能简单说出环境对聚落的影响； ， 学习目 标 2. 能够根据图片和资料，在“建·民居”环节中根据各地区自然环境特征设计出与当地环境相适应的民居。 3. 能够通过“寻·家园”和“建·民居”活动，归纳总结出聚落与自然环境 1
Chp.1 绪论 基本要求 （1）了解机械工程控制论的基本含义和研究对象,学习本课程的目的和任务；掌握广义 系统动力学方程的含义。 （2）了解系统、广义系统的概念，了解系统的基本特性；了解系统动态模型和静态模 型之间的关系。 （3）掌握反馈的含义，学会分析动态系统内信息流动的过程，掌握系统或过程中存在的反馈。 （4）了解广义系统的几种分类方法；掌握闭环控制系统的工作原理、组成；学会绘制 控制系统的方框图。 （5）了解控制系统中基本名词和基本变量。 （6）了解正反馈、负反馈、内反馈、外反馈的概念。 （7）了解对控制系统的基本要求。 重点与难点 本章重点 （1）学会用系统论、信息论的观点分析广义系统的动态特性、信息流，理解信息反馈的含义及其作用。 （2）掌握控制系统的基本概念、基本变量、基本组成和工作原理；绘制控制系统方框 图。 本章难点 广义系统的信息反馈及控制系统方框图的绘制。 一、课程简介 性质：机械设计制造及其自动化专业的一门技术基础课。 学时：32h 先修课程：复变函数、机械动力学、交流电路理论 后续课程：为专业基础和专业课打下一定基础。如：机械工程测试技术、机电传动控制、数控机床等。 主要内容：本课程是数理基础课与专业课程之间的桥梁。主要内容包括：控制理论的研究对象与任务、物理系统数学模型建立、时间响应分析、频率特性分析、系统的稳定性、系统的性能分析与校正、系统辩识、控制系统的计算机辅助分析. 教材：杨叔子主编，《机械工程控制基础》，华中科技大学出版社，2004 参考书目： （1）Katsuhiko Ogata. 卢伯英等译，现代控制工程（第四版）.北京：电子工业出版社， 2003 （2）李友善主编：《自动控制原理》，国防工业出版社，2003 教材结构：1）对研究对象（机械工程）问题建立数学模型chp.2 2）在一定输入下分析系统的输出： 时间响应（时域分析）chp.3 频率响应(频率分析) chp.4 3) 系统性能分析：稳定性判据chp.5 4) 系统校正：使系统全面满足性能指标要求 chp.6
全国2002年10月自学考试机械工程控制基础试卷 一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其号码填在题干的括号内。每小题1.5分，共30分) 1.控制工程主要研究并解决的问题之一是( ) A.系统已定，输入不确定，求系统的输出 B.系统已定，输入已知，求系统的输出(响应) C.系统已定，规定系统的输入 D.系统不定，输入已知，求出系统的输出(响应) 2.f(t)如图所示 则L ［f(t)］为( ) A.s 1e -2t B. s 2e -2s C. s 1e -2s D. s 1 e -ts 3.已知F(s)=1) s(s 1 ，则L -1 ［F(s)］为( )
4.已知F(s)=L ［f(t)］，若F(s)= 1 2s s 1 2++,则f(t)|t ∞→=?( ) A.21 B.1 C.3 1 D.0 5.下列系统中为线性系统的微分模型为：( ) A.dt ) t (dx )t (x )dt )t (dx ( 12dt )t (x d 16 i 020202=++ B.)t (x )t (x 24dt ) t (dx 12 dt )t (x d 16i 002 02=++ C.)t (x )t (x 24dt ) t (dx 12 )dt )t (x d ( 16i 0022 02=++ D.)t (x )t (x )t ln(24dt ) t (dx 12 e dt )t (x d 16 i 00t 2 02=?+?+ 6.对于定常控制系统来说，( ) A.表达系统的微分方程各项系数不随时间改变 B.微分方程的各阶微分项的幂为1 C.不能用微分方程表示 D.系统总是稳定的 7.系统方框图如图所示，则系统的闭环传递函数为( ) A. G(S)H(S) 1 G(S)H(S)+ B. G(S) -1 H(S)G(S)?
《人类的聚居地——聚落》教案 教学目标 1.运用图片描述城市景观和乡村景观的差别。 2.举例说出聚落与自然环境的关系。 3.懂得保护世界文化遗产的意义。 教学重难点 1.运用图片描述城市景观和乡村景观的差别。 2.举例说出聚落与自然环境的关系。 教学工具 课件 教学过程 前播放《爱在文登》歌曲，创设情境，活跃气氛，引领学生进入学习状态。 一、导入：同学们，你们知道我们刚才听的那首歌叫什么名字吗?(爱在文登)对，爱在文登，那么，请同学们看这组图片，你们能说出这是我们文登的哪些地方吗?对，非常好!这是青龙生态旅游度假村、这是文登学公园、这幅是新建的南海公园、最后一幅是昆嵛山风景区。 这些都是我们文登著名的旅游胜地，它们有的坐落在城市里，有的则建在乡村。(导入部分加上了一首我们文登人自己的歌《爱在文登》，出示了文登的一些旅游景点的图片，创设情境，导入新课。)不管是城市还是乡村都是我们人类集中居住的地方，我们统称为聚落。这节课，我们就来共同探讨有关聚落方面的知识。 二、新授知识： 第一部分：聚落与环境 (一)出示学习目标，自主学习 请大家看课本87页图文内容，完成导学案第一部分，自主学习。(板书：人类的居住地--聚落)
什么是聚落?聚落的主要类型有哪两种呢?谁来说说?(板书：乡村与城市)大家对城市和乡村了解多少呢?下面，让我们一起走进城乡，感受城乡差异。下面我们一起来看一组有关乡村聚落与城市聚落的图片，进一步了解它们间的差异。这是一组有关乡村聚落的图片：图片中有什么?谁来说说? 正如以上两位同学所说，乡村中有农田、果树、池塘、有通往小镇的小路。乡村聚落中有农村、牧村、渔村、林场等不同类型，相对应他们所从事的是耕作、放牧、捕鱼、伐木等生产活动。这是一组有关城市聚落的图片，在图中你可以看到什么?(我们可以看到城市里高楼林立、有许多商店、学校、医院，道路纵横，车辆很多)居住在城市里的人们主要从事什么工作?(工业、商业、服务业)(添加了更多的图片，更有利于学生的自主学习。) 这是一组有关乡村聚落与城市聚落差异的表格。谁来说说?(师出示表格内容)…… (二)小组合作 同学们，前面我们了解了乡村聚落与城市聚落，那么你知道聚落是怎样形成的吗?什么样的地区聚落密集、什么样的地区少有或没有聚落?聚落在不同地区分布的形态是怎样的?(板书：形成、分布、形态) (三)交流展示，师总结 (一)承接：请同学们看屏幕，这里有四幅图片：沙漠、极地、高山、平原。现在，让我们做一个假设，假设你是一个原始部落的首领，你会带领你的子民选择把家安在哪里呢?(D)大家都选择把家安在D这里，也就是平原地区。哪个小组起来说一下理由?(A是干旱的沙漠地区，B是寒冷的北极，C是地势高峻的山地，D是近海的平原地区，水源充足、土壤肥沃、气候适宜)在比较中我们发现，自然环境的优劣对聚落的形成与分布有很大的影响。(出示图片帮助学生分析影响聚落形成的主要因素) (二)小结：哪位同学可以总结一下：有利于聚落形成和发展的因素主要有哪些呢?多媒体展示：有利于聚落形成和发展的因素。什么样的地区聚落密集、什么样的地区少有或没有聚落?(生答)聚落在不同地区分布的形态是怎样的?(出示图片，生答) 1、承接：同学们，我们知道，世界各地自然环境差异很大，聚落在长期的发展过程中，往往形成了不同的建筑风格。在世界各地就形成了一系列具有当地特色的一些建筑。下面我们就以西亚的民居和东南亚的民居为例，学习聚落与环境的关系。请同学们阅读课本91页内容，完成导学提纲内容。(板书：民居与环境) 2、小组内交流答案。请同学们看屏幕，西亚的民居、东南亚的民居，他们的建筑外貌有什么特点?当地的自然环境有什么特点?这位同学，你起来说一下，好，谁还有补充?这位同学，你说!很好!最后老师来总结一下，请看屏幕!……(师
机械工程控制基础课程教学大纲 一、课程名称 机械工程控制基础Cybernetics Foundation for Mechanical Engineering 学时：40 二、授课对象 机械类各专业 三、先修课程 复变函数、积分变换 四、课程的性质、目标与任务 本课程侧重原理，其内容密切结合工程实际，是一门专业基础课。它是控制论为理论基础，以机械工程系统为研究对象的广义系统动力学；同时，它又是一种方法论。学习本课程的目的在于使学生能以动力学的观点而不是静态观点去看待一个机械工程系统；从整体的而不是分离的角度，从整个系统中的信息之传递、转换和反馈等角度来分析系统的动态行为；能结合工程实际，应用经典控制论中的基本概念和基本方法来分析、研究和解决其中的问题。这包括两个方面：①对机电系统中存在的问题能够以控制论的观点和思维方法进行科学分析，以找出问题的本质和有效的解决方法；②如何控制一个机电系统，使之按预定的规律运动，以达到预定的技术经济指标，为实现最佳控制打下基础。 五、课程的基本要求 1．对于建立机电系统的数学模型，有关数学工具（如Laplace变换等）的应用，传递函数与方框图的求取、简化与演算等，应有清楚的基本概念并能熟练掌握。 2．对于典型系统的时域和频域特性，应有清楚的基本概念并能熟练掌握。 3．掌握判别线性系统稳定性的基本概念和常用判据。 4．对于线性系统的性能指标有较全面的认识，了解并掌握系统的综合与校正的常用方法。 5．了解线性离散系统和非线性系统的基本概念和基本的分析方法。 6．对系统辩识问题应建立基本概念。 六、教学内容与学时分配 授课学时为40学时，实验8学时；复习、做习题、写实验报告等课外学时为50学时以上。
机械工程控制基础知识点 ●控制论的中心思想：它抓住一切通讯和控制系统所共有的特点，站在一个更概括的理论高度揭示了它们的共同本质，即通过信息的传递、加工处理和反馈来进行控制。 机械工程控制论：是研究机械工程技术为对象的控制论问题。（研究系统及其输入输出三者的动态关系）。 机械控制工程主要研究并解决的问题：（1）当系统已定，并且输入知道时，求出系统的输出(响应)，并通过输出来研究系统本身的有关问题，即系统分析。（2）当系统已定，且系统的输出也已给定，要确定系统的输入应使输出尽可能符合给定的最佳要求，即系统的最佳控制。（3）当输入已知，且输出也是给定时，确定系统应使得输出金肯符合给定的最佳要求，此即●最优设计。（4）当系统的输入与输出均已知时，求出系统的结构与参数，即建立系统的数学模型，此即系统识别或系统辨识。（5）当系统已定，输出已知时，以识别输入或输入中得有关信息，此即滤液与预测。 ●信息：一切能表达一定含义的信号、密码、情报和消息。 信息传递/转换：是指信息在系统及过程中以某种关系动态地传递。 信息的反馈：是把一个系统的输出信号不断直接地或经过中间变换后全部或部分地返回，再输入到系统中去。如果反馈回去的讯号（或作用）与原系统的输入讯号（或作用）的方向相反（或相位相差180度）则称之为“负反馈”；如果方向或相位相同，则称之为“正反馈”。 ●系统：是指完成一定任务的一些部件的组合。 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。 开环系统：系统的输出量对系统无控制作用，或者说系统中无反馈回路的。闭环系统：系统的输出量对系统有控制作用，或者说，系统中存在反馈的回路。
4.3《人类的居住地——聚落》教案 一、教学目标 知识与技能：知道聚落的含义，理解聚落的基本类别及差别，理解聚落的形成和发展与自然环境的关系。 过程与方法：以丰富直观形象的图片引导学生诠释聚落的含义、分类、差别及演变过程，通过小组合作讨论、探究交流来理解聚落与自然环境的关系，以实例让学生感受不同地区自然环境与民居的差异。 情感态度和价值观：培养学生联系实际分析问题的水平和解决问题的水平，提升思维的深度和广度。提升审美情趣，进一步渗透可持续发展的观点。 二、教学重点 聚落形成与发展的主要环境因素 能够举例说出建筑形态与自然环境的关系。 教学难点 聚落与自然环境的关系。 三、教学方法 采用比较分析、分组讨论法等多种教学方法，让学生参与思考，并利用实例、多媒体展示来丰富学生的感知。 四、教学过程 导入：由欣赏NASA地球影像的夜景导入新课。 展示：1.课题《人类的居住地---聚落》，获知聚落的定义。 2.观看图片，感受城乡景观的差异。 提出问题，让学生对聚落的两种类型有初步了解，包括乡村聚落的不同类型及城市大致分类。分组讨论一：乡村聚落和城市聚落的景观差异并填表。 3．观看图片，城市和乡村是什么演变关系？ 承转：城市与乡村都是人类的居住地，景观差异很大，但最根本的区别却不在于经济发展水平的差异，而是劳动生产方式的不同。一个聚落不管发达还是落后，都是在一定的自然环境下形成的，都是人与自然和谐发展的见证。 展示荒漠、山地、冰川及平原图，哪些地方容易形成聚落？ 展示：文明古国的分布图，有什么共同点？ 师生共同分析（都分布在河流的中下游地区，土壤肥沃，绝大部分都在温带） 合作探究一：地形、河流、植被素描图，强调五地的自然环境差异。聚落的主要影响因素是什么？ 师：假设你在远古，要带领人们寻找一个理想的居住地，你会选择哪里？你选择的理由是什么?
《机械工程控制基础》课程教学大纲 课程名称：机械工程控制基础 英文名称：Control Fundamental of Mechanical Engineering 课程编码：51510502 学时/学分：36/2 课程性质：必修课 适用专业：机械类各专业 先修课程：高等数学，理论力学，电工与电子技术，复变函数与积分变换（可选） 一、课程的目的与任务 《机械工程控制基础》是机械设计制造及其自动化专业的机械电子工程及相近专业方向的一门技术基础课。 本课程是在高等数学和工程数学（复变函数与积分变换）的知识基础上，结合力学、电学等相关知识，介绍机械工程类专业的重要理论基础之一——工程控制论。这门学科既是一门广义的系统动力学，又是一种合乎唯物辩证法的思想论和方法论，对启迪与发展人们的思维与智力有很大的作用。 本课程的基本任务是将自动控制理论应用于机械工程实际，基本要求是在阐明机械工程控制论的基本概念、基本知识与基本方法的基础上，使学生学会建立和变换系统的数学模型，掌握控制系统的时间响应分析和频率特性分析方法，并在此基础上具备讨论控制系统的稳定性，以及系统分析和校正、系统辨识等问题的能力。使学生以辩证方法冲破形而上学的思想方法，推动这一领域的生产与学科向前发展。 在学习本课程之前，学生应当从先修课程中获得动力学分析、电路分析的能力，了解微分方程求解知识和复变函数的概念，初步掌握积分变换及其逆变换的基本方法。 学习本课程之后，学生还应当注意结合其它机械工程学的知识，将控制理论应用到工程实践中去。 二、教学内容及基本要求 第一章绪论 教学目的和要求：本章首先阐述了机械工程控制基础这门课程的重要意义，然后介绍控制工程的基本思想、基本概念、控制系统的分类和基本要求，使学生了解机械工程控制论的研究对象与任务和系统、模型等知识，深刻理解反馈和反馈控制，接下来对控制理论的发展进行简单介绍。
一、填空题（20分） 1、系统的稳态误差与输入信号的形式及系统的结构和参数或系统的开环传递函数有关。 2、对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：稳定性、快速性和精确或准确性。 3、传递函数的定义是对于线性定常系统,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。 4、传递函数的组成与输入、输出信号无关，仅仅决定于系统本身的结构和参数，并且只适于零初始条件下的线性定常系统。 5、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负实部的复数根，即系统的特征根必须全部在复平面的左半平面是系统稳定的充要条件。 6、频率响应是系统对正弦输入稳态响应，频率特性包括幅频和相频两种特性。 7、系统的性能指标按其类型可分为时域性能指标，频域性能指标，综合性能指标。 8、用频率法研究控制系统时，采用的图示法分为极坐标图示法和对数坐标_图示法。 9、系统稳定的充要条件是：系统的全部特征根都具有负实部。 10、对广义系统，按反馈情况可分为开环系统、闭环系统。
选择题（20分） 1、拉氏变换将时间函数变换成 （ D ） A ．正弦函数 B ．单位阶跃函数 C ．单位脉冲函数 D ．复变函数 2、微分环节的频率特性相位移θ(ω)= ( A ) A. 90° B. -90° C. 0° D. -180° 3、设系统的传递函数为G(s)=25 525 2 ++s s ，则系统的阻尼比为 （ C ） A.25 B. 5 C. 2 1 D. 1 4、正弦函数sin t ω的拉氏变换是 （ B ） A. ω+s 1 B.2 2s ω+ω C.22s s ω+ D. 2 2s 1ω + 5、比例环节的频率特性相位移θ(ω)= ( C ) A.90° B.-90° C.0° D.-180° 6、一阶系统的阶跃响应， ( D ) A.当时间常数T 较大时有振荡 B.当时间常数T 较小时有振荡 C.有振荡 D.无振荡 7、系统特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系统稳定的 ( C ) A.充分条件 B.必要条件 C.充分必要条件 D.以上都不是 8、时域分析法研究自动控制系统时最常用的典型输入信号是 （ D ） A ．脉冲函数 B ．斜坡函数 C ．抛物线函数 D ．阶跃函数 9、令线性定常系统传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的 ( B ) A ．代数方程 B ．特征方程 C ．差分方程 D ．状态方程 10、线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下 （ D ） A ．系统输出信号与输入信号之比 B ．系统输入信号与输出信号之比 C ．系统输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比 D ．系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比
人类的聚居地——聚落 【教学内容】 本节内容是对前面所学知识的理解和应用。本节课由聚落与环境、聚落与世界文化遗产两部分内容组成。 聚落的形成与地理环境联系密切，它是人类居住活动所创造的最为典型的人文环境。本节教材在叙述了“什么是聚落”，“乡村聚落和城市聚落差异”的基础上，从“学习对生活有用的地理”的理念出发，进一步探究影响聚落形成和发展的主要自然环境因素。通过图文的形式，叙述目前世界上聚落的分布大势，以及受自然环境、社会生活等影响而造成不同聚落的建筑物的差异等。最后，教材从人与环境和谐发展的角度，侧重于世界文化遗产的保护，树立人地协调发展的地理环境观。 【教学目标】 1．知识与技能： （1）区分城市聚落与乡村聚落的差异。 （2）分析聚落形成与发展的主要因素。 （3）通过分析聚落产生的条件，引导学生正确理解人类活动与地理环境的关系。 2．过程与方法： （1）运用图片描述城市景观和乡村景观的差别。收集不同聚落的图片分析聚落与自然环境、社会发展的关系。 （2）培养学生读图观察能力及联系实际运用所学地理知识分析和解决问题的能力。 （3）通过讨论交流，理解环境对聚落的影响。 3．情感态度价值观： （1）培养学生的学科参与意识及学习地理的兴趣，正确理解人类活动与地理环境的关系，树立正确的人地观。 （2）懂得保护世界文化遗产的意义，激发热爱家乡传统民居文化的热情。 【教学重点】 1．城市和乡村的景观差异。 2．聚落与环境的关系。 【教学重点】
聚落与环境的关系。【教学过程】
【教学反思】 本节课作为模式探究课，本节课作为模式探究课，较为清楚的展示了“五环”教学模式，对模式的应用和完善能够起到一定的参考作用。现将本节课后的思考总结如下。 在模式展示方面，本节课完整的运用了地理“五环”教学模式。情境导入运用视频创设情境，未成曲调先有情，将学生探究聚落的环境。基础自学中按照学生会的不讲的原则安排学生自学后分享自学内容，对自学内容巩固提高。探究题高中发挥学生课堂主题作用，要求学生通过讨论交流对所学地理知识针对本节课综合运用，锻炼学生对地理事物的综合分析能力。回归生活中，将现实聚落丽江古城和世界遗产知识相结合，从现实生活中教育学生有保护聚落意识和热情，从而达到情感目标。 在课堂生成方面。一节课的课堂生成决定了这一节课的高度和深度。本节课在“城市聚落
Chp.4 频率特性分析
基本要求
1．掌握频率特性的定义和代数表示法以及与传递函数、单位脉冲响应函数和微分方程 之间的相互关系；掌握频率特性和频率响应的求法； 掌握动刚度与动柔度的概念。
2．掌握频率特性的 Nyquist 图和 Bode 图的组成原理，熟悉典型环节的 Nyquist 图和 Bode 图的特点及其绘制， 掌握一般系统的 Nyquist 图和 Bode 图的特点和绘制。
3．了解闭环频率特性与开环频率特性之间的关系。 4．掌握频域中性能指标的定义和求法； 了解频域性能指标与系统性能的关系。 5． 解最小相位系统和非最小相位系统的概念。
重点与难点 本章重点
1．频率特性基本概念、代数表示法及其特点。 2．频率特性的图示法的原理、典型环节的图示法及其特点和一般系统频率特性的两种 图形的绘制。 3． 频域中的性能指标。
本章难点
1．一般系统频率特性图的画法以及对图形的分析。 2．频域性能指标和时域性能指标之间的基本关系。
§1 概述
一、频域法的特点： 系统分析法：时域法、频域法 ① 仅数学语言表达不同：将 t 转换为ω，不影响对系统本身物理过程的分析； ② 时域法侧重于计算分析，频域法侧重于作图分析； 工程上更喜欢频域法 ③ 优点：a)系统无法用计算分析法建立传递函数时，可用频域法求出频率特性，进而 导出其传递函数； b)验证原传递函数的正确性： 计算法建立的传递函数，通过实验求出频率特性以验证； c)物理意义较直观。 ④ 缺点：仅适用于线性定常系统 工程上大量使用频域法。
二、基本概念： 1、频率响应： 定义：系统对正弦（或余弦）信号的稳态响应。 输入：xi(t)=Xisinωt 输出：包括两部分： ① 瞬态响应：非正弦函数，且 t→∞时，瞬态响应为零。 ② 稳态响应：与输入信号同频率的波形，仍为正弦波，但振幅和相位发生 变化。
控制基础 填空题(每空1分，共20分) 1. 线性控制系统最重要的特性是可以应用___叠加__原理，而非线性控制系统则不能。 2．反馈控制系统是根据输入量和__反馈量__的偏差进行调节的控制系统。 3．在单位斜坡输入信号作用下，0型系统的稳态误差e ss =__∞___。 4．当且仅当闭环控制系统特征方程的所有根的实部都是__负数__时，系统是稳定的。 5.方框图中环节的基本连接方式有串联连接、并联连接和__反馈 _连接。 6．线性定常系统的传递函数，是在_ 初始条件为零___时，系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换的比。 7．函数te -at 的拉氏变换为2)(1 a s +。 8．线性定常系统在正弦信号输入时，稳态输出与输入的相位移随频率而变化的函数关系称为__相频特性__。 9．积分环节的对数幅频特性曲线是一条直线，直线的斜率为__－20__dB ／dec 。 10．二阶系统的阻尼比ξ为 _ 0_ 时，响应曲线为等幅振荡。 11．在单位斜坡输入信号作用下，Ⅱ型系统的稳态误差e ss =__0__。 12．0型系统对数幅频特性低频段渐近线的斜率为___0___dB/dec ，高度为20lgKp 。
13．单位斜坡函数t 的拉氏变换为 21 s 。 14. 根据系统输入量变化的规律，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。 15. 对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：稳定性、 __快速性__和准确性。 16. 系统的传递函数完全由系统的结构和参数决定，与__输入量、扰 动量__的形式无关。 17. 决定二阶系统动态性能的两个重要参数是阻尼系数ξ和_无阻尼 自然振荡频率w n 。 18. 设系统的频率特性Ｇ(j ω)=R(ω)+jI(ω),则幅频特性|G(j ω)|=)()(22w I w R +。 19. 分析稳态误差时，将系统分为0型系统、I 型系统、II 型系统…， 这是按开环传递函数的__积分__环节数来分类的。 20. 线性系统稳定的充分必要条件是它的特征方程式的所有根均在复平面的___左___部分。 21．ω从0变化到+∞时，惯性环节的频率特性极坐标图在____第四 ____象限，形状为___半___圆。 22. 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_。 23．二阶衰减振荡系统的阻尼比ξ的范围为10<<ξ。 24．G(s)=1 +Ts K 的环节称为___惯性__环节。 25．系统输出量的实际值与_输出量的希望值__之间的偏差称为误差。 26．线性控制系统其输出量与输入量间的关系可以用___线性微分__
《人类的居住地——聚落》教学设计 桓台县实验中学地理组张静 【教学目标】 1、理解什么是聚落，通过读图说出城市景观与乡村景观的差异；掌握阅读和使用地图的基本技能。 2、举例说出聚落与自然环境的关系,初步认识人类活动与环境的相互关系； 3、通过让学生自学、读图比较，小组分析、讨论等活动，锻炼学生的动手能力和创新思维能力，并且在动手设计中体验成功的快乐，获得自信心； 4、培养学生学习地理的兴趣，初步形成正确的人地观。 【教学方法】 启发式、探究式和合作学习相结合的教学方式。 【教学用具】 多媒体展示 【学法指导】 通过读图提取信息、合作讨论等，培养分析、归纳、创新等能力。 【教学过程】 导入新课：今天我给大家带来了两位记者朋友，一起来认识一下吧！ 『录音及动感影集展示』 乐乐：“大家好，我是小记者乐乐，今天我给大家带来了好多关于农村的图片，一起来看一下吧！”用大量农村图片做的动感影集，并配了《音乐之声》音乐。 妙可：“大家好，我是小记者妙可，今天我给大家带来了好多关于城市的图片，可漂亮了，一起来看一下吧！”用大量城市图片做的动感影集，并配了《音乐之声》音乐。 教师：乐乐拍到的图片是哪里的？ 妙可拍到的图片又是哪里的呢？ 学生通过刚才的观看容易回答出：乐乐拍到的图片是你农村的，而妙可拍到的却是城市的图片。 教师：其实不管是乡村还是城市，都是人类集中居住的地方，我们把它们称为聚落。这节课就让我们一起走进聚落，了解聚落。（翻到教材P88） 板书：聚落 教师：现在请大家思考，是先有乡村聚落还是先有城市聚落呢？ 学生根据自身感受及经验回答：一般先有乡村聚落。 教师：那么城市又是如何发展起来的？请大家观看视频《城市的起源》。 《城市的起源》视频播放。 学生展示所感所想。 教师：从这个短片中我们可以发现城市是由乡村发展而来的。可以说，没有乡村就没有城市，他们共同演奏出了和谐的美妙乐章—— 你是更喜欢住在乡村还是城市？说出你的理 由。
一、 填空题(每空1分，共20分) 1. 传递函数的定义是对于线性定常系统,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。 2. 瞬态响应是系统受到外加作用激励后，从初始状态到最终或稳定状态的响应过程。 3. 判别系统稳定性的出发点是系统特征程的根必须为负实根或负实部的复数根，即系统的特征根必须全部在复平面的左半平面是系统稳定的充要条件。 4. I 型系统G s K s s ()() = +2在单位阶跃输入下，稳态误差为 0 ，在单位加速度 输入下，稳态误差为 ∞ 。 5. 频率响应是系统对正弦输入稳态响应，频率特性包括幅频和相频两种特性。 6. 如果系统受扰动后偏离了原工作状态，扰动消失后，系统能自动恢复到原来的工作状态，这样的系统是(渐进)稳定的系统。 7. 传递函数的组成与输入、输出信号无关，仅仅决定于系统本身的结构和参数，并且只适于零初始条件下的线性定常系统。 8. 系统的稳态误差与输入信号的形式及系统的结构和参数或系统的开环传递函数有关。 9. 如果在系统中只有离散信号而没有连续信号，则称此系统为离散(数字)控制系统，其输入、输出关系常用差分程来描述。 10. 反馈控制系统开环对数幅频特性三频段的划分是以ωc （截止频率）附近的区段为中频段，该段着重反映系统阶跃响应的稳定性和快速性；而低频段主要表明系统的稳 1． 对控制系统的基本要求一般可以归纳为稳定性、快速性 和准确性。
2． 按系统有无反馈，通常可将控制系统分为 开环控制系统 和 闭环控制系统 。 3． 在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有微分程 、传递函数等。 4． 稳态误差反映出稳态响应偏离系统希望值的程度，它用来衡量系统控制精度的程度。 5． 一阶系统 1 1 Ts +的单位阶跃响应的表达是/1t T e --。 6． 有系统的性能指标按照其类型分为时域性能指标和频域性能指标。 7． 频率响应是线性定常系统对正弦输入的稳态响应。 8． 稳态误差不仅取决于系统自身的结构参数，而且与输入信号的类型有关。 9． 脉冲信号可以用来反映系统的抗冲击能力。 10. 阶跃信号的拉氏变换是 1/s 。 二．如图2为电路。求输入电压i u 与输出电压0u 之间的微分程，并求出该电路的传递函数。（10分） 图2 解答：跟据电压定律得 R u 0 u i L C u 0 u i (a) (b) (c) 00220022 1 1()i i u dt u u RC d u du d u dt RC dt dt RCs G s +=+== ?
第一章绪论 1、控制论的中心思想、三要素和研究对象。 中心思想：通过信息的传递、加工处理和反馈来进行控制。 三要素：信息、反馈与控制。 研究对象：研究控制系统及其输入、输出三者之间的动态关系。 2、反馈、偏差及反馈控制原理。 反馈：系统的输出信号部分或全部地返回到输入端并共同作用于系统的过程称为反馈。 偏差：输出信号与反馈信号之差。 反馈控制原理：检测偏差，并纠正偏差的原理。 3、反馈控制系统的基本组成。 控制部分：给定环节、比较环节、放大运算环节、执行环节、反馈（测量）环节 被控对象 基本变量：被控制量、给定量（希望值）、控制量、扰动量（干扰） 4、控制系统的分类 1）按反馈的情况分类 a、开环控制系统：当系统的输出量对系统没有控制作用，即系统没有反馈回路时，该系 统称开环控制系统。 特点：结构简单，不存在稳定性问题，抗干扰性能差，控制精度低。 b、闭环控制系统：当系统的输出量对系统有控制作用时，即系统存在反馈回路时，该系 统称闭环控制系统。 特点：抗干扰性能强，控制精度高，存在稳定性问题，设计和构建较困难，成本高。 2）按输出的变化规律分类 自动调节系统 随动系统 程序控制系统 3）其他分类 线性控制系统连续控制系统 非线性控制系统离散控制系统 5、对控制系统的基本要求 1）系统的稳定性：首要条件 是指动态过程的振荡倾向和系统能够恢复平衡状态的能力。 2）系统响应的快速性 是指当系统输出量与给定的输出量之间产生偏差时，消除这种偏差的能力。 3）系统响应的准确性（静态精度） 是指在调整过程结束后输出量与给定的输入量之间的偏差大小。
第二章系统的数学模型 1、系统的数学模型：描述系统、输入、输出三者之间动态关系的数学表达式。 时域的数学模型：微分方程；时域描述输入、输出之间的关系。→单位脉冲响应函数复数域的数学模型：传递函数；复数域描述输入、输出之间的关系。 频域的数学模型：频率特性；频域描述输入、输出之间的关系。 2、线性系统与非线性系统 线性系统：可以用线性方程描述的系统。 重要特性是具有叠加原理。 3、系统微分方程的列写 4、非线性系统的线性化 5、传递函数的概念： 1）定义：初始状态为零时，输出的拉式变换与输入的拉氏变换之比。即 G(s) =Y(s)/X(s) 2）特点： （a）传递函数反映系统固有特性，与外界无关。 （b）传递函数的量纲取决于输入输出的性质，同性质的物理量无量纲；不同性质的物理量有量纲，为两者的比值。 （c）不同的物理系统可以有相似的传递函数，传递函数不反映系统的真实的物理结构。（d）传递函数的分母为系统的特征多项式，令分母等于零为系统的特征方程，其解为特征根。 （e）传递函数与单位脉冲响应函数互为拉氏变换与拉氏反变换的关系。
《世界的聚落》教案 班级学号姓名 一、教学目标 知识目标： 1.了解聚落的主要形式，聚落的形成和发展。 2..能举例说明聚落的位置、分布、形态、建筑与自然环境的关系。 3.了解保护聚落方面的世界文化遗产的意义。 4、了解城市的发展过程，能够分析居民与自然环境和人类活动的关系 能力目标：通过学生动手搜集相关图片，运用图片说明城市与乡村的特点和差别，培养学生联系实际，发现地理问题、分析问题、解决问题的地理能力，培养学生的地理 思维。 情感态度价值观目标：通过学生分析城市的好处与不足，使学生树立环保意识；使学生认 识保护世界文化遗产的重要意义，树立人地协调发展的地理环境观。 二、教学重点：1.城市聚落和乡村聚落。 2.聚落与环境的关系。 3.世界文化遗产保护的意义。 三、教学难点:聚落与环境的关系。 四、教学方法:分组合作式、启发、引导学生自主学习 五、课时安排:一课时 六、教学用具：城市乡村图片 七、教材分析： 本节内容主要包括“聚落的形态”和“世界文化遗产的保护”两部分，主要讲述聚落的形态、聚落与自然环境的关系以及保护世界文化遗产的意义。聚落分为城市与乡村两大类型。世界各地的聚落形式多样，但都与当地的自然环境有着很大的协调适应性。世界文化遗产是前人留下来的宝贵财富，需要我们去保护它们。故本节的重点是“聚落与自然地理环境的关系”和“世界文化遗产保护的意义”。 本节课的教材里包含了很多活动部分，活动题材多样。 聚落是学生身边具体的地理事物，所以在教学方法设计上，主要采用了分组合作式的教学形式，启发、引导学生自主学习。并通过学生向其他同学展示个人的想法和小组的讨论结果。 八、教学过程： 【新课导入】 世界上的人们居住在不同的地方，有的人居住在农村，有的人居住在城市，请同学们说说农村与城市的景观有什么不同？ 【学生自主、合作学习】与学生交流辅助 1、聚落的两种形态 【引导】阅读课本P51~52并观察以下图片： 【幻灯片】城市和乡村景观图片。思考： 1、什么是聚落？ 2、聚落的形式主要包括哪两大类？
JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 机械基础绪论教案 学院名称：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 09机制3Z 姓名：缪润亭 学号： 09321323 关于蒸汽机的故事：1688年，法国物理学家德尼斯·帕潘，曾用一个圆筒和活塞制造出第一台简单的蒸汽机。但是，帕潘的发明没有实际运用到工业生产上。十年后，英国人托易斯·塞维利发明了蒸汽抽水机，主要用于矿井抽水。1705年，纽克曼经过长期研究，综合帕潘和塞维利发明的优点，创造了空气蒸汽机。 教学目的与要求： 1.了解机械的组成及机器、机构、构件和零件； 2.了解机械分析的一般程序和基本方法； 3.了解本课程的性质、任务、内容和学习方法。 教学重点与难点： 重点：1．掌握机械的基本组成； 2．掌握机器、机械、机构、零件等概念。 难点：机器与机构的区别。 教学手段与方式： 课堂讲授 教学内容： 绪论 第一节机械的组成 第二节机械分析的一般程序和基本方法 第三节本课程的性质、任务、内容和学习方法 绪论 第一节机械的组成 本课程研究的对象是机械。它是机器与机构的总称。 一、机器与机构 在现代的日常生活和工程实践中随处都可见到各种各样的机器。例如：洗衣机、缝纫机、内燃机、拖拉机、金属切削机床、起重机、包装机、复印机等。 机器——一种人为实物组合的具有确定机械运动的装置，它用来完成一定的工作过程，以代替或减轻人类的劳动。
机构——由两个或两个以上构件通过活动联接形成的构件系统。 1．机器的分类( 按工作类型的不同分) 动力机器——实现能量转换；如：内燃机、电动机、蒸汽机、发电机、压气机等。 工作机器——完成有用的机械功或搬运物品；如：机床、织布机、汽车、飞机、起重机、输送机等。 信息机器——完成信息的传递和变换；如：复印机、打印机、绘图机、传真机、照相机等。 机器的种类繁多，它们的构造、用途和功能也各不相同。但具有相同的基本特征。实例1：单缸四冲程内燃机 实例2：小型压力机 2．机器与机构的共有特征 1）人为的实物（机件）组合体。 2）各个运动实物之间具有确定的相对运动。 3）代替或减轻人类劳动，完成有用功或实现能量的转换。凡具备上述1）、2）两个特征的实物组合体称为机构。 3．机器与机构的区别 机器能实现能量的转换或代替人的劳动去作有用的机械功，而机构则没有这种功能。 仅从结构和运动的观点看，机器与机构并无区别，它们都是构件的组合，各构件之间具有确定的相对运动。因此，通常我们把机器与机构统称为机械。 机器的种类很多，但基本机构的种类不多，最常用的机构有：连杆机构，凸轮机构，齿轮传动机构，间歇运动机构。 二、机器的组成 1．按功能分析机器的组成 就功能来说，一般机器主要由四个基本部分组成： 动力部分传动部分工作部分 控制部分 动力部分——是机器工作动力源。最常见的是电动机和内燃机。 工作部分——是机器特定功能的执行部分。比如：汽车的车轮、起重机的吊钩、机床的刀架、飞机的尾舵和机翼以及轮船的螺旋桨等。 传动部分——联接原动机和工作部分的中间部分。比如：汽车的变速箱、机床的主轴箱、起重机的减速器等。 控制部分——控制机器的启动、停止和正常协调动作。比如：汽车的方向盘和转向系统、排挡杆，刹车及其踏板，离合器踏板及油门等就组成了汽车的控制系统。 实例3：分析自动洗衣机的组成 2．按结构分析机器的组成 静联接动联接协调组合 零件构件机构机器 与动力源 静联接：被联接件的相对位置在工作时不能也不允许发生变化的联接。 动联接：被联接件的相对位置在工作时能够按需要变化的联接。 构件是组成机器的运动单元。 构件可以是单一的零件，也可以是由几个零件装配而成的刚性结构（如内燃机中的曲轴，连杆）。零件是组成机器的最基本单元（即制造单元）。通用零件——机器中普遍
机械控制工程基础 一、填空题 1. 线性控制系统最重要的特性是可以应用 叠加 原理，而非线性控制系统则不能。 2．反馈控制系统是根据输入量和 反馈量 的偏差进行调节的控制系统。 3. 根据自动控制系统是否设有反馈环节来分类，控制系统可分为__开环_控制系统、_闭环__控制系统。 4. 根据系统输入量变化的规律，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。 5. 如果在系统中只有离散信号而没有连续信号，则称此系统为离散(数字)控制系统，其输入、输出关系常用差分方程来描述。 6. 根据控制系统元件的特性，控制系统可分为__线性__ 控制系统、 非线性_控制系统。 7. 线性控制系统其输出量与输入量间的关系可以用 线性微分 方程来描述。 8. 对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：稳定性、 快速性 和准确性。 9. 在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有微分方程 、传递函数等。 10. 传递函数的定义是对于线性定常系统,在零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。 11. 传递函数的组成与输入、输出信号无关，仅仅决定于 系统本身的结构和参数 ，并且只适于零初始条件下的 线性定常 系统。 12. 瞬态响应是系统受到外加作用激励后，从初始状态到最终稳定状态的响应过程。 13. 脉冲信号可以用来反映系统的抗冲击能力。 14. 单位斜坡函数t 的拉氏变换为 2 1 s 。 15. 单位阶跃信号的拉氏变换是 1/s 。 16．在单位斜坡输入信号作用下，0型系统的稳态误差e ss = ∞ 。 17. I 型系统G s K s s ()() =+2在单位阶跃输入下，稳态误差为 0 ，在单位加速度输入下，稳态 误差为 ∞ 。 18. 一阶系统11 Ts +的单位阶跃响应的表达是T t e --1。