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第三章系统的时间响应分析机械⼯程控制基础教案Chp.3时间响应分析基本要求(1) 了解系统时间响应的组成；初步掌握系统特征根的实部和虚部对系统⾃由响应项的影响情况，掌握系统稳定性与特征根实部之间的关系。
(2 ) 了解控制系统时间响应分析中的常⽤的典型输⼊信号及其特点。
(3) 掌握⼀阶系统的定义和基本参数，能够求解⼀阶系统的单位脉冲响应、单位阶跃响应及单位斜坡响应；掌握⼀阶系统时间响应曲线的基本形状及意义。
掌握线性系统中，存在微分关系的输⼊，其输出也存在微分关系的基本结论。
(4) 掌握⼆阶系统的定义和基本参数；掌握⼆阶系统单位脉冲响应曲线、单位阶跃响应曲线的基本形状及其振荡情况与系统阻尼⽐之间的对应关系；掌握⼆阶系统性能指标的定义及其与系统特征参数之间的关系。
(5) 了解主导极点的定义及作⽤；(6) 掌握系统误差的定义，掌握系统误差与系统偏差的关系，掌握误差及稳态误差的求法；能够分析系统的输⼊、系统的结构和参数以及⼲扰对系统偏差的影响。
(7) 了解单位脉冲响应函数与系统传递函数之间的关系。
重点与难点重点(1) 系统稳定性与特征根实部的关系。
(2) ⼀阶系统的定义和基本参数，⼀阶系统的单位脉冲响应、单位阶跃响应及单位斜坡响应曲线的基本形状及意义。
(3) ⼆阶系统的定义和基本参数；⼆阶系统单位脉冲响应曲线、单位阶跃响应曲线的基本形状及其振荡情况与系统阻尼⽐之间的对应关系；⼆阶系统性能指标的定义及其与系统特征参数之间的关系。
(4) 系统误差的定义，系统误差与系统偏差的关系，误差及稳态误差的求法；系统的输⼊、系统的结构和参数以及⼲扰对系统偏差的影响。
难点(1) ⼆阶系统单位脉冲响应曲线、单位阶跃响应曲线的基本形状及其振荡情况与系统阻尼⽐之间的对应关系；⼆阶系统性能指标的定义及其与系统特征参数之间的关系。
(2) 系统的输⼊、系统的结构和参数以及⼲扰对系统偏差的影响。
建⽴数学模型后进⼀步分析、计算和研究控制系统所具有的各种性能。
《管理学》题库（1）一、单项选择题1.从发生的时间顺序看，四种管理职能的排列方式，更符合逻辑的是（ B ）（Chp1）A、计划、控制、组织、领导B、计划、领导、组织、控制C、计划、组织、控制、领导D、计划、组织、领导、控制2.泰罗的科学管理理论把计划职能同（D ）职能分开。
（Chp2）A、组织B、执行C、领导D、控制3.某小型塑料彩印厂为取得市场优势，计划高价引进高科技型生产线。
厂领导为使引进设备早日投产，决定从生产、销售等部门临时抽调人员，采取“大会战”的形式保证生产线安装工程的管理先进性。
由此可以推测长期以来该企业最有可能采用的基本组织形式是（ B ）（Chp5）A、直线结构B、直线职能结构C、事业部结构D、矩阵型结构4.古人云：“运筹帷幄之中，决胜千里之外”，这里的运筹帷幄是指（C）。
（Chp4）A、控制职能B、组织职能C、计划职能D、领导职能5.某公司随着经营规模的扩大，其由总经理直管的营销队伍人数也从3人增加到100人。
最近，公司发现营销人员似乎有点松散，对公司的一些做法也有异议，但又找不到确切的原因。
从管理的角度看，你认为出现这种情况的主要原因最大可能在于（ C ）。
（Chp5）A、营销人员太多，产生了鱼龙混杂的情况B、总经理投入的管理时间不够，致使营销人员产生了看法C、总经理的管理幅度太宽，以至于无法对营销队伍实行有效的管理D、营销队伍管理层次太多，使得总经理无法与营销人员实现有效沟通6.根据随机制宜领导理论，领导环境是指（ D ）。
（Chp6）A、上下级关系B、任务结构C、职位权力D、A、B、C7.马斯洛认为人类的需求可分为五个层次，其由低到高的顺序为（ A ）（Chp7）A、生理、安全、社交、尊重、成就B、安全、生理、社交、尊重、成就C、生理、安全、尊重、社交、成就D、尊重、生理、安全、社交、成就8. “治病不如防病，防病不如讲卫生”。
根据这一说法，以下几种控制方式中，（ D ）方式最有效。
实训三某地区地块的拓扑关系建立一、实训目的1、通过本例，掌握创建一个要素数据集的拓扑关系的具体流程，包括拓扑创建、拓扑错误检测、拓扑错误修改、拓扑编辑等基本操作。
2、在Topology数据集中导入两个Shapefile，建立该要素数据集的拓扑关系，进行拓扑检验后可以检测出拓扑错误，修改拓扑错误，并进行拓扑编辑。
二、主要设备和软件（一）、实训仪器设备1、计算机：每位学生配备一台2、教学软件系统（二）、软件软件准备：ACRGIS Desktop 10.x软件安装到每台计算机上。
如果不确定，请与你的指导老师协商。
实验数据：Blocks.shp、Parcels.shp，分别为某地区的总体规划和细节规划的地块矢量数据，存放在ChP3/Ex1中。
将结果数据存放于…/ChP3/ Result中。
三、实训方法与步骤三、实训方法与步骤➢预备知识：拓扑关系对于数据处理和空间分析具有重要意义，拓扑分析经常应用于地块查询、土地利用类型更新等。
✧拓扑的概念及分类概念：拓扑指空间数据的的位置关系。
地理对象的拓扑关系，主要有以下三种：1.相邻: 是指对象之间是否在某一边界重合，例如行政区划图中的省、县数据。
2.重合: 是指确认对象之间是否在某一局部互相覆盖，如巴士线路和道路之间的关系。
3.连通: 连通关系可以确认通达度、获得路径等。
✧拓扑规则介绍拓扑分析分为两种：i.一个图层自身拓扑：数据类型肯定一致，要么是点，要么线、要么面。
ii.两个图层之间的拓扑：数据类型可能不同，有线点、点面、线面、线线、面面五种，检查前提必须在同一Feature Dataset（要素集）下，数据基础（坐标系统、坐标范围）要一致。
有关geodatabase的topology规则：i.多边形topology1.must not overlay：单要素类，多边形要素相互不能重叠2.must not have gaps：单要素类，连续连接的多边形区域中间不能有空白区（非数据区）3.contains point：多边形＋点，多边形要素类的每个要素的边界以内必须包含点层中至少一个点4.boundary must be covered by：多边形＋线，多边形层的边界与线层重叠（线层可以有非重叠的更多要素）5.must be covered by feature class of：多边形＋多边形，第一个多边形层必须被第二个完全覆盖（省与全国的关系）6.must be covered by：多边形＋多边形，第一个多边形层必须把第二个完全覆盖（全国与省的关系）7.must not overlay with：多边形＋多边形，两个多边形层的多边形不能存在一对相互覆盖的要素8.must cover each other：多边形＋多边形，两个多边形的要素必须完全重叠各要素必须为第二个的一个或几个多边形完全覆盖10.must be properly inside polygons：点＋多边形，点层的要素必须全部在多边形内11.must be covered by boundary of：点＋多边形，点必须在多边形的边界上ii.线topology1.must not have dangle：线，不能有悬挂节点2.must not have pseudo-node：线，不能有伪节点3.must not overlay：线，不能有线重合（不同要素间）4.must not self overlay：线，一个要素不能自覆盖5.must not intersect：线，不能有线交叉（不同要素间）6.must not self intersect：线，不能有线自交叉7.must not intersect or touch interrior：线，不能有相交和重叠8.must be single part：线，一个线要素只能由一个path组成9.must not covered with：线＋线，两层线不能重叠10.must be covered by feature class of：线＋线，两层线完全重叠11.endpoint must be covered by：线＋点，线层中的终点必须和点层的部分（或全部）点重合12.must be covered by boundary of：线＋多边形，线被多边形边界重叠13.must be covered by endpoint of：点＋线，点被线终点完全重合14.point must be covered by line：点＋线，点都在线上➢实训步骤操作步骤（流程如图1所示）：第1步创建Geodatabase并建立具有匹配坐标的数据集1）在ArcCatalog树中，右键单击Result文件夹，单击【新建】，单击【个人地理数据库】（Personal Geodatabase），如图2所示。
有限元分析Finite Element Analysis李建宇天津科技大学内容Chp.3 弹性力学基础知识2：补充内容1. 边界条件2. 弹性力学中的能量表示3. 弹性力学边值问题要求理解：弹性力学边界条件的提法了解：弹性力学边值问题的内涵掌握：弹性力学中的能量表述课后作业继续检索、阅读弹性力学基本文献有限元分析——弹性力学补充内容弹性力学的“三个基本”1、基本假定2、基本变量3、基本方程弹性力学的基本假定五个基本假定：1、连续性(Continuity)2、线弹性(Linear elastic)3、均匀性(Homogeneity)4、各向同性(Isotropy)5、小变形假定(Small deformation)弹性力学基本变量变形体的描述：在外部力和约束作用下的变形体位移的描述形状改变的描述力的描述材料的描述弹性力学基本变量材料参数位移物体变形后的位置物体的变形程度物体的受力状态物体的材料特性应变应力描述变形体的三类变量：dyxyzuvwdzdx(x,y,z)S uS pΩT位移（displacement）是指位置的移动。
它在x, y 和z轴上的投影用u, v和w。
dyxyzuvwdzdx(x,y,z)S uS pΩT微元体( Representative volume)应力张量（stress tensor ）x xy xz yx y yz zx zy z στττστττσ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦应变张量（strain tensor ）dyuvwdzdx(x,y,z )xu x d d =εd xxσxσuu +d uτβαγ=α+βx xy xz yx y yz zx zy z εγγγεγγγε⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦弹性力学的基本方程应力应变位移几何方程物理方程平衡方程弹性力学三大方程上节回顾上节回顾弹性力学基本方程x y z xy yz zx u x v y w z u v y x v w z y w u x zεεεγγγ∂=∂∂=∂∂=∂∂∂=+∂∂∂∂=+∂∂∂∂=+∂∂几何方程00000000x y z xy yz zx x y u z v w y x z y zx εεεγγγ∂⎡⎤⎢⎥∂⎢⎥∂⎢⎥⎧⎫⎢⎥∂⎪⎪⎢⎥∂⎪⎪⎢⎥⎧⎫⎪⎪⎢⎥∂⎪⎪⎪⎪=⎢⎥⎨⎬⎨⎬∂∂⎢⎥⎪⎪⎪⎪⎩⎭⎢⎥∂∂⎪⎪⎢⎥⎪⎪∂∂⎢⎥⎪⎪⎩⎭⎢⎥∂∂⎢⎥∂∂⎢⎥⎢⎥∂∂⎣⎦Luε=L ：微分算子上节回顾弹性力学基本方程000yx x zx x xy y zyy yz xz z z b x y z b x y zb x y zτσττστττσ∂∂∂+++=∂∂∂∂∂∂+++=∂∂∂∂∂∂+++=∂∂∂平衡方程000000000x y x z y yx zzy xz x y z b b y x z b zyx σσστττ⎧⎫⎡⎤∂∂∂⎪⎪⎢⎥∂∂∂⎪⎪⎢⎥⎧⎫⎪⎪⎢⎥∂∂∂⎪⎪⎪⎪+=⎨⎬⎨⎬⎢⎥∂∂∂⎪⎪⎪⎪⎢⎥⎩⎭⎪⎪⎢⎥∂∂∂⎪⎪⎢⎥∂∂∂⎪⎪⎣⎦⎩⎭A ：微分算子A b σ+=TA L=上节回顾弹性力学基本方程物理方程()()()111x x y z y y z x z z x y xyxy yzyz zxzx E EE GGGεσνσσεσνσσεσνσστγτγτγ⎡⎤=-+⎣⎦⎡⎤=-+⎣⎦⎡⎤=-+⎣⎦===()()()()()()1000111000111000111121120000021120000021120021x x y y z z xy xy yz yz zx zx E ννννννσεννσεννννσενντγννντγντγννν⎡⎤⎢⎥--⎢⎥⎢⎥⎧⎫⎧⎫⎢⎥--⎪⎪⎪⎪⎢⎥⎪⎪⎪⎪⎢⎥⎪⎪⎪⎪⎢⎥---⎪⎪⎪⎪⎢⎥=⎨⎬⎨⎬-+-⎢⎥⎪⎪⎪⎪-⎢⎥⎪⎪⎪⎪⎢⎥⎪⎪⎪⎪-⎢⎥⎪⎪⎪⎪⎩⎭⎩⎭-⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥-⎣⎦D ：弹性矩阵D σε=对称上节回顾弹性力学基本方程dyxyzuvwdzdx(x,y,z )S uS pΩT0Lu A b D σεσε+===弹性力学三大方程in Ω边界上呢？一、弹性力学的边界条件(Boundary condition)dyxyzuvwdzdx(x,y,z)S uS pΩT两类边界条件：S p：力的边界S u：位移边界一、弹性力学的边界条件1、位移边界条件边界上已知位移时，应建立物体边界上点的位移与给定位移相等的条件dyxyzuvwdzdx(x,y,z )S uS pΩTuu u v v on S w w =⎧⎪=⎨⎪=⎩一、弹性力学的边界条件以二维问题为例2、力的边界条件边界上给定面力时，则物体边界上的应力应满足与面力相平衡的力的平衡条件∑X=注意ds为边界斜边的长度，边界外法线n的方向余弦l＝dy/ds，m=dx/ds有：一、弹性力学的边界条件以二维问题为例Y =∑同理：M =∑一、弹性力学的边界条件以二维问题为例二维情形的力的边界条件00x x x y y yx y xy p n n n n p σστ⎧⎫⎧⎫⎡⎤⎪⎪⎪⎪=⎨⎬⎨⎬⎢⎥⎪⎪⎣⎦⎩⎭⎪⎪⎩⎭其中：n x ＝l ；n y ＝m一、弹性力学的边界条件扩展到三维情形的力的边界条件00000000x y xy z x z y x z y xy zyx z yz zx n n n p n n n p n n n p σσστττ⎧⎫⎪⎪⎪⎪⎡⎤⎧⎫⎪⎪⎢⎥⎪⎪⎪⎪=⎨⎬⎨⎬⎢⎥⎪⎪⎪⎪⎢⎥⎩⎭⎣⎦⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎭n ppon S σ=二、弹性力学中的能量表述功能原理的两个基本概念：功（work）：外力功；能量（energy）：如动能、势能、热能等弹性问题中的功和能量：外力功：施加外力在可能位移上所做的功应变能：变形体由于变形而储存的能量二、弹性力学中的能量表述1. 弹性力学中的外力功（work by force ）弹性力学中的外力包括：面力和体力，故外力功包括：Part 1：面力p i 在对应位移上u i 上的功（on S p ）Part 2：体力b i 在对应位移上u i 上的功（in Ω）外力总功为：()()d d pxyzxyzS W p u p v p w S b u b v b w Ω=+++++Ω⎰⎰二、弹性力学中的能量表述2. 弹性力学中的应变能(strain energy)设加载缓慢，系统功能可忽略，同时略去其它能量（如热能等）的消耗，则所做的功全部以应变能的形式储存于内部。
