机械控制工程复习提纲

控制工程基础复习提纲第一章 绪论1. 系统的定义及特性: p5.答:系统是由相互联系、相互作用的若干部分组成有一定的目的或一定的运动规律的一个整体。

系统具有如下特性： (1)系统的性能不仅与系统的要素有关，而且还与系统的结构有关； (2)系统的内容比组成系统的各要素的内容要丰富得多、复杂得多。

2. 模型、静态模型与动态模型：p6-8.答：模型——研究、认识、描述、分析系统的一种工具。

数学模型——用数学方法描述的抽象的理论模型，用来表达系统内部各部分之间或系统与外部环境之间的关系。

模型分为：静态模型与动态模型。

静态模型反映系统在恒定载荷或缓变载荷作用下或在平衡状态下的特性（用代数公式描述）；动态模型反映系统在瞬变载荷作用下或在不平衡状态下的特性（用微分方程或差分方程描述）。

3. 反馈(p8)、内反馈与外反馈（p8）、正反馈与负反馈.答：反馈——系统的输出部分或全部地被反过来用于控制系统的输入。

内反馈：在系统或过程中存在的各种自然形成的反馈，内反馈是系统处于运动状态的内因；外反馈：在自动控制系统中，为达到某种控制目的而人为加入的反馈（依靠外部反馈控制装置）。

负反馈：输出（被控量）偏离设定值（目标值）时，反馈作用使输出偏离程度减小，并力图达到设定值，即减小偏差；正反馈：输出偏离设定值时，反馈作用使输出偏离程度加剧，即加大偏差。

4.开环控制系统与闭环控制系统p13.答：开环控制系统没有反馈回路，系统的输出对系统没有控制作用；闭环控制系统系统有反馈回路，系统的输出对系统有控制作用。

5.对控制系统的基本要求p15.答：稳定性、快速性和准确性。

稳定性就是指系统抵抗动态过程的振荡倾向和系统能够恢复平衡状态的能力。

这是系统正常工作的首要条件；快速性是指在系统稳定的前提下，当系统的输出量与给定的输入量之间产生偏差时，消除这种偏差的快速程度；准确性是指调整过程结束后，输出量与给定的输入量之间的偏差。

第二章 系统的数学模型1.线性系统的性质p29.答：线性系统满足叠加定理，非线性系统不满足叠加定理。

机械工程控制基础复习引言机械工程控制是机械工程学科中的核心内容之一，它涉及到机械系统的运动学、动力学以及对机械系统的控制。

掌握机械工程控制的基础知识对于机械工程师来说非常重要，因此本文将对机械工程控制的基础知识进行复习和总结。

机械系统的运动学机械系统的运动学研究的是机械系统的运动过程，其中包括位置、速度和加速度等参数的描述与计算。

机械系统的运动学一般分为直线运动和旋转运动两种。

直线运动对于直线运动，我们主要关注以下几个概念：•位移：表示物体从初始位置到某一位置的变化量，通常用符号Δs表示。

•速度：表示单位时间内位移的变化量，通常用符号v表示。

•加速度：表示单位时间内速度的变化量，通常用符号a表示。

直线运动中，位移与速度、加速度之间的关系可以用如下公式表示：Δs = v * Δtv = a * Δt其中，Δt表示时间的变化量。

旋转运动对于旋转运动，我们主要关注以下几个概念：•角位移：表示物体从初始角度到某一角度的变化量，通常用符号Δθ表示。

•角速度：表示单位时间内角位移的变化量，通常用符号ω表示。

•角加速度：表示单位时间内角速度的变化量，通常用符号α表示。

旋转运动中，角位移与角速度、角加速度之间的关系可以用如下公式表示：Δθ = ω * Δtω = α * Δt机械系统的动力学机械系统的动力学研究的是机械系统的运动过程中的力学关系。

机械系统的动力学一般分为直线运动的动力学和旋转运动的动力学两种。

直线运动的动力学对于直线运动，我们常用的动力学公式有：•牛顿第二定律：F = m * a其中，F表示物体所受的合力，m表示物体的质量，a表示物体的加速度。

•质量与惯性力：F = m * g其中，g表示重力加速度。

旋转运动的动力学对于旋转运动，我们常用的动力学公式有：•牛顿第二定律：τ = I * α其中，τ表示物体所受的合力矩，I表示物体的转动惯量，α表示物体的角加速度。

机械系统的控制机械系统的控制是指通过对机械系统施加适当的力或力矩，使得机械系统按照预定的要求进行运动。

机械工程控制基础1.输入量: 给定量称为输入量。

2.输出量:被控量称为输出量。

3.反馈:就是指将输出量全部或部分返回到输入端，并与输入量比较。

4.偏差:比较的结果称为偏差。

5.干扰：偶然的无法加入人为控制的信号。

它也是一种输入信号，通常对系统的输出产生不利影响。

6.系统：相互作用的各部分组成的具有一定功能的整体。

7.系统分类：按反馈情况：开环控制系统和闭环控制系统；按输出量的变化规律：自动调节系统、随动系统和程序控制系统；按信号类型：连续控制系统和离散控制系统；按系统的性质：线性控制系统和非线性控制系统；按参数的变化情况：定常系统和时变系统；按被控量：位移控制系统、温度控制系统和速度控制系统。

8.机械工程控制论的研究对象：它研究的是机械工程广义系统在一定的外界条件（即输入或激励、干扰）作用下，从系统的一定的初始状态出发，所经历的由其内部的固有特性（即由系统的结构与参数所决定的特性）所决定的整个动态历程；研究这一系统及其输入、输出三者之间的动态关系——广义系统的动力学问题。

9.会分析简单系统的工作原理。

10.拉普拉斯变换：若一个时间函数ƒ（t），称为原函数，经过下式计算转换为象函数F(s)：,记为称F(s)为ƒ (t)的Laplace变换其中算子s=σ+ jω为复数。

11.常用的拉氏变换表12.拉氏变换的主要定理（特别是线性定理、微分定理）（1）比例定理（很重要，系统微分方程进行拉氏变换常用）输出量不失真、无惯性、快速地跟随输入量，两者成比例关系。

13.线性系统：系统的数学模型都是线性关系。

14.线性定常系统：用线性常微分方程描述的系统。

15.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。

叠加原理有两重含义：均匀性（齐次性）和可叠加性。

叠加原理有两重含义：均匀性（齐次性）和可叠加性。

这个原理是说，多个输入同时作用于线性系统的总响应，等于各个输入单独作用时分别产生的响应之和，且输入增大若干倍时，其输出亦增大同样的倍数。

机械工程控制基础考试大纲大连工业大学机械工程控制基础考试大纲第一章绪论重点掌握：自动控制系统的基本构成，反馈控制原理及控制系统基本要求。

掌握：控制系统基本概念，控制系统结构与分类，反馈控制系统的构成。

了解：机械控制工程控制论的基本含义和研究对象。

第二章系统的数学模型第一节引言了解：数学模型的基本概念，能够对线性和非线性系统建模。

第二节线性微分方程式的建立掌握：能够列写机械系统及电气系统的微分方程。

第三节非线性系统的线性化了解：非线性系统的线性化的一般方法。

第四节拉普拉斯变换重点掌握：拉普拉斯变换的定义、基本法则和反变换。

掌握：能够用拉普拉斯变换解微分方程。

第五节传递函数重点掌握：传递函数的概念、特点，各典型环节的特点，其传递函数的基本形式。

第六节方块图及其应用重点掌握：传递函数方块图的绘制及等效变换。

了解：系统传递函数的求法。

第三章时间特性分析法第一节时间响应与典型输入信号掌握：时间响应的概念，及典型输入信号和典型响应的特性。

第二节一阶系统的瞬态响应重点掌握：一阶系统时域响应特性的分析方法。

第三节二阶系统的瞬态响应重点掌握：二阶系统时域响应特性的分析方法及动态响应的性能指标。

第四章频率特性分析法第一节频率特性的基本概念掌握：掌握频率特性的基本概念，包括数学本质、物理意义和求法。

第二节频率特性表示法掌握：乃奎斯特图和伯德图的表示方法。

了解：尼柯尔斯图。

第三节典型环节的频率特性重点掌握：典型环节的频率特性及其曲线的绘制方法，包括乃奎斯特图和伯德图。

第四节控制系统开环伯德图和最小相位系统重点掌握：控制系统开环频率特性曲线的伯德图绘制方法。

掌握：最小相位和非最小相位系统的差别。

第五节闭环频率特性掌握：由开环频率特性估计闭环频率特性的方法，及闭环频率特性的性能指标，尤其要明确截止频率和带宽的概念。

第六章控制系统的稳定性分析第一节控制系统的稳定性的基本概念了解：系统稳定性的定义、系统稳定的条件。

第二节劳斯稳定判据掌握：劳斯判据的必要条件和充要条件，学会应用劳斯判据判断系统的稳定性。

第 1页，总1页 机械工程控制基础 复习提纲一、问答题。

1.自动控制系统的工作的首要条件是什么？ 2.对自动控制系统的基本要求是什么？试举例来说明。

3.自动控制系统主要是由哪几大部分组成的？各组成部分都有些什么功能？ 4.闭环控制系统是怎样实现控制作用的？试举例来说明。

5.什么是传递函数？用传递函数作为数学模型来描述系统有些什么特点？ 6.什么是闭环系统的开环传递函数和闭环传递函数？ 7.自动控制系统在阶跃信号作用下的瞬态响应的基本特征取决于系统闭环零点还是闭环极点的分布？ 8.一阶系统的动态性能指标如何计算？闭环极点距离s 平面原点的远近对响应速度影响有何不同？ 9. 二阶系统阻尼比取值不同，则系统阶跃响应分别是什么形式？10. 控制系统闭环稳定条件是什么？掌握劳斯判据应用。

11. 系统稳态误差如何计算？12. 控制系统通常是由哪些典型环节构成的？13. 什么是控制系统的频率特性？14. 控制系统的频率特性都有哪些表示方法？二、由方框图求系统的传递函数。

教材54页图2-46 难度三、第三章习题3.7 、3.9劳斯判据判别系统的稳定性。

若如下图的系统, 能够使系统稳定的K 的取值是多少？四、二阶系统分析和性能指标计算。

掌握控制系统的参数阻尼比ξ，固有频率ωn ，计算系统在单位阶跃函数输入()t r =1时的动态性能指标s t ,00σ。

第三章习题3.12 、3.13、3.15五 画出奈奎斯特图，并用奈奎斯特稳定判据判断系统是否稳定。

第四章例题4.7、4.8 、4.10、六 、绘制系统开环的近似对数幅频特性曲线,并求取系统的相角裕度,判别系统的稳定性。

第四章习题4.9-（3）、（4）和4.10-(2)、(3)1.现有电阻1R 和2R ，电感L 和电容C ，连结成四臂交流电桥，试画出能满足电桥平衡的正确接桥方法，并写出该电桥的平衡条件。

（设激励为i u ，输出为o u ）。

答：正确的接桥方法如图所示：（3’）电桥的平衡条件是：121L R R jwL jwC C =⋅=。

机械工程控制的基础复习资料1. 引言机械工程控制是机械工程领域中重要的研究方向之一，它涉及到实现机器的运动控制、位置控制、速度控制等方面的技术。

本文档旨在帮助读者回顾机械工程控制的基础知识，巩固相关概念和理论。

2. 控制系统基础知识2.1 控制系统简介控制系统是指为了实现特定的目标，对所控制对象进行影响和改变的系统。

控制系统可以分为开环控制系统和闭环控制系统两种类型。

•开环控制系统：输出信号不受反馈信号的影响，只根据预先设定的输入信号进行操作。

开环控制系统的特点是简单、稳定性差，适用于一些简单的任务。

•闭环控制系统：输出信号根据反馈信号进行修正，使得系统输出更接近于期望的目标。

闭环控制系统的特点是稳定性好、精度高，适用于一些复杂的任务。

2.2 反馈控制系统反馈控制系统是一种常见的闭环控制系统，其中反馈信号对系统输出进行修正。

它由传感器、控制器、执行器和反馈环组成。

•传感器：用于测量所控制对象的状态或特性，并将其转换为电信号输出给控制器。

•控制器：根据传感器提供的反馈信号，与期望输出进行比较，产生控制信号输出给执行器。

•执行器：接受控制信号，并根据其进行相应的动作，实现对所控制对象的控制。

•反馈环：将所控制对象的输出信号反馈给控制器，用于控制器对输出信号进行修正。

2.3 控制系统的稳定性控制系统的稳定性是指系统在受到干扰或参数变化的情况下，最终是否能够达到稳定状态。

稳定性分为绝对稳定和相对稳定两种类型。

•绝对稳定：系统在干扰或参数变化的情况下，始终能够达到稳定状态。

•相对稳定：系统在一定范围内对干扰或参数变化不敏感，能够在一定时间内恢复到稳定状态。

控制系统的稳定性分析和设计是控制工程中重要的内容，涉及到稳定性判据、稳定边界和稳定裕度等概念。

3. 机械工程控制方法3.1 PID控制器PID控制器是一种常见的控制器，它根据系统的反馈信号实时计算出控制信号，使系统输出逼近期望值。

PID控制器由比例控制器、积分控制器和微分控制器组成。