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1、机电控制工程基础机电控制工程基础网上教学活动文本（网上教学活动文本（2004.6.15）田虓：田虓：欢迎大家前来答疑讨论，欢迎大家积极讨论问题!问：问：考试题型及客观题、主观题分值 田虓：田虓：题型：填空、选择、判断 10 分综合题目 试题类型及试卷结构：填空 15%，单项选择题 15%，判断 10%，分析及计算 40%，综合题 20%， 问：问：课程重点在哪些章节? 田虓：田虓：3.4.5.6.7 章都比较重要问：问：工程基础课件内容与教材不符，以那个为考试标准？ 田虓：田虓：以教材和网上辅导为主要。问：问：田老师：第二章复变函数这一部分会考吗？ 田虓：田虓：绝对不会考。纯数学东西不会考 问
2、：问：复变函数不考数学理论，那题目会是何种形式？ 田虓：田虓：考一些拉市变换的结果和性质。问：问：考试有查角度，反三角函数的步鄹吗？ 田虓：田虓：肯定没有。问：问：能否在网上出些模拟试题？ 田虓：模拟题目没有田虓：模拟题目没有,复习复习重点内容即可。田虓：田虓：机电控制工程基础的课程特点及学习方法 机电控制工程基础是以控制理论为基础，密切结合工程实际的一门专业基础课， 是机械设计制造及自动化专业必修课。 本课程所讨论的问题，都是在工程实践的基础上抽象出来的问题，是分析和设计控制 系统的共性问题，这些问题理论较强，涉及的面也十分广泛。因此，讨论问题的周期长是 本课程特点之一。为了学好本课程，在学
3、习过程中就应对学过的内容经常复习，明确前后 问题的联系，掌握进度。 本课程中应用的数学较多，但是，所讨论的问题都是和工程实践紧密联系着的。因此， 学习本课程要特别重视理论联系实际，重视在物理概念的基础上对问题的理解。 负反馈是构成自动控制系统的基本控制策略。因此，牢固地掌握反馈在工程系统中的 应用是学好本课程的关键。 控制系统分析，就是建立给定系统的数学模型，在规定的工作条件下，对它的数学模 型进行分析研究。其研究的内容就是稳态性能和瞬态（暂态）性能，以及分析某些参数变 化对上述性能的影响，决定如何选取合理的参数等。 系统综合设计，就是在给定对系统瞬态和稳态性能要求情况下，根据己知的被控制对
4、象，合理的确定控制器的数学模型，控制规律和参数，并验证所综合的控制系统是否是满足性能指标要求。机电控制工程基础的基本问题是：建立系统的数学模型；系统分析计算；综合校正确 定控制规律。 本课程的基本任务，是使学生获得机电控制系统的基本理论，掌握系统的基本分析方 法和计算方法。为设计机电控制系统及后继课程的学习和进一步研究学习控制理论打下一 定的基础。问：问：考试的题型及比例如何各章节的重点是什么？ 田虓：田虓：题型：填空、选择、判断综合题目 问：问：每章的重点? 田虓：田虓：我一章一章来说,不过网上的练习题很重要! 第 1 章 控制系统的基本概念被控制对象或对象 我们称这些需要控制的工作机器、装
5、备为被控制对象或对象。 输出量（被控制量） 将表征这些机器装备工作状态需要加以控制的物理参量，称为被 控制量（输出量） 。 输入量（控制量） 将要求这些机器装备工作状态应保持的数值，或者说，为了保证对 象的行为达到所要求的目标，而输入的量，称为输入量（控制量） 扰动量 使输出量偏离所要求的目标，或者说妨碍达到目标，所作用的物理量称为扰 动量。 控制的任务实际上就是形成控制作用的规律，使不管是否存在扰动，均能使被控制对象的 输出量满足给定值的要求。 开环控制系统 只有给定量影响输出量（被控制量） ，被控制量只能受控于控制量，而被控制量不能反过来 影响控制量的控制系统称为开环控制。第 2 章重点：
6、拉是变换的性质比较重要.第 3 章重：MASON 公式求传递函数,以及传递函数的概念 第 4 章重点：典型输入信号和时域性能指标；二阶系统的阶跃响应 例 已知二阶系统闭环传递函数为 。369362ssGB试求单位阶跃响应的 tr , tm ,% , ts 和 N 的数值？ 解：题意分析这是一道典型二阶系统求性能指标的例题。解法是把给定的闭环传递函数与二阶系统闭环传递函数标准形式进行对比，求出参数，而后把代入性能指标nn公式中求出，和的数值。rtmt%stN)/(636秒弧度n（弧度）秒（弧度72. 041.411)/97. 3166. 0175. 0292 122 tgndn上升时间 tr 秒
7、61. 097. 372. 014. 3drt峰值时间 tm秒79. 097. 314. 3dmt过度过程时间 ts%)2(89. 0675. 044秒nst%)5(70. 0675. 033秒nst超调量 %8 . 2%100%100%66. 075. 012ee振荡次数 N（振一次）56. 097. 314. 3289. 02dsfst ttN第 5 章重点 频率特性的基本概念 定义 为系统的幅频特性，它描述系统对不同频率输入信号的稳态响应幅值衰减（或放大） 的特性。 定义 为系统的相频特性，它描述系统对不同频率输入信号的稳态响应，相位迟后 或超前 的特性。例 设系统的传递函数，求输入信号
8、频率为，振幅15 . 010 1)(sTsKsGHzf1为时，系统的稳态输出。100X解：题意分析在线性定常系统中，当有正弦信号输入，则输出肯定是和输入同频率 的正弦信号，而只是幅值和相位与输入不同，所以求输出的关键是求输出的振幅及输出与 输入的相位差。由，可以看出是由放大环节与惯性环节串联组成，放大环节只15 . 010)(ssG)(sG影响输出值的幅值，而惯性环节对输出的幅值及相位都有影响。 解题步骤 1) 输出与输入频率相同f=1Hz，所以 =2f=6.3（）srad /2) 求输出与输入相位差惯性环节相位落后为 4 .7215. 33 . 65 . 0111tgtgTtg3) 求输出幅
9、值3 .30295. 31001)3 . 65 . 0(1101015 . 01210 jKAy4) 稳态输出)4 .723 . 6sin(3 .30)sin()(0ttyty第 6 章重点：串联校正 第 7 章重点：z 变换(1) z 变换定义 2)部分分式法 初值定理 终值定理 控制系统的脉冲传递函数第 7 章重点例子例 求的变换)()(assasFz解： assassasF11 )()(反变换得时间函数为atetf1)(时间函数的变换为)(tfz)1)(1 ()1 ( 11 11)()(11111zezze zezsFZzFaTaTaT控制系统的脉冲传递函数控制系统的脉冲传递函数 例 试
10、求图 4 两个系统脉冲传递函数，并且进行讨论。r(t) u(t) c(t) c(k)T T T(a)r(t) u(t) c(t) c(k)T T(b)图图 4解：在(a) 图中，两个传递函数之间有采样开关将其分开，假定两个采样开关是同步 的，并且采样周期相同，则112111 1111)()()()(zezebsZasZzGzGzRzCbTaT在图 (b) 中两个环节之间没有采样开关，则)11(111)()()()(21bsasabZbsasZsGsGZzRzC )()(1)11 11(111bTaTbTaTbTaTezezzee abzezeab显然，两个系统的脉冲传递函数不同，因此，在写传递
11、函数时，一定要看清楚串联环 节之间是否有采样开关。的拉氏变换为 。 tetft2sin)(24)2(2ss若，则 。 )()(sFtfL)(tfeLat)(asF对于函数，它的拉氏变换的表达式为 。 )(tf 0)()(dtetfsFstI 型系统开环增益为 10，系统在单位斜坡输入作用下的稳态误差 e()为 。 0.1的原函数的初值= ，终值= ) 1(1sssF)0(f)(f0 , 1as 1 bs 1as 1as 1bs 1已知的拉氏变换为，则初值=（ ） 。 0)(tf4)2(2ss)0(f1、脉冲函数的拉氏变换为（ C ） A 0 ； B ； C 常数； D 变量2、二阶系统的传递函
12、数为 ；则其无阻尼振荡频率和阻尼比为（ C 15 . 012ssn）A 1 ， ； B 2 ，1 ； C 1 ，0.25 ； D ，21 31 323、已知其反变换 f (t)为（ B ） 。snesasF2)(A ； B ； C ； D 。)(atna)(ntantea)(1nta4、已知 ，其原函数的终值（ D ）)52)(2(33)(22sssssssF ttf)(A ； B 0 ； C 0.6 ； D 0.3已知系统的结构图如图所示，若 时, 使 =20%， 应为多大,此时)( 12)(ttx是多少?%)2(st解： 闭环传递函数50)5 . 02(50 )()()(2sssXsYsGB)/(07. 750秒弧度n5 . 0 ) 1(25 . 022n n得由 %20%100%21 e2 . 021 e两边取自然对数 ， 可得61. 12 . 0ln12 46. 061. 161. 122 故 73. 85 .) 107. 746. 0(2o%)2(92. 007. 746. 033秒nst田虓：田虓：谢谢大家,今天的讨论时间到拉,大家有问题还可到日常答疑室。
