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1、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
2、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一一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？ （ t），称为原函数，经过下式计算转换为象函数F（s）:称 F（s）为？(t)的Laplace变换其中算子s= + j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（
3、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 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。系统对输入信号的微分和 积分的响应等于系统对输入信号的响应的微分和积分。16. 线性时变系
4、统：描述系统的线性微分方程的系数为时间的函数。17. 传递函数：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。18. 数学模型：描述系统动态特性的数学表达式，称为系统的数学模型，它揭示了系统结构及其 参数与系统性能之间的内在关系。19. 传递函数的定义：线性定常系统的传递函数，是初始条件为零时，系统输出的拉氏变换比输 入的拉氏变换。20. 典型环节的基本性质及主要参数（特别是时间常数、无阻尼固有频率、阻尼比）的含义：（1）比例环节：输出量不失真、无惯性、快速地跟随输入量，两者成比例关系。K比例系数，等于输出量与输入量之比。（2）微分环节：在物理系统中微分环节不独立存在
5、，而是和其它环节一起出现。微分环节的时间常数在物理系统中微分环节不独立存在，而是和其它环节一起出现。（3）积分环节：输出量正比于输入量对时间的积分。T积分环节的时间常数。（4）振荡环节：含有两个独立的储能元件，且所存储的能量能够相互转换，从而导致输出带有 振荡的性质，运动方程为：T振荡环节的时间常数E阻尼比，对于振荡环节，0E 1K 比例系数3 n称为无阻尼固有频率。21. 会识别系统传递函数的方框图22. 系统传递函数方框图是系统数学模型的图解形式。可以形象直观地描述系统中各元件间的相 互关系及其功能以及信号在系统中的传递、变换过程。23. 任何系统都可以由信号线、函数方框、信号引出点及求和
6、点组成的方框图来表示。24. 一般系统方框图简化方法：（1）明确系统的输入和输出。对于多输入多输出系统，针对每个输入及其引起的输出分别进行化简；（2）若系统传递函数方框图内无交叉回路，则根据环节串联， 并联和反馈连接的等效运算法则从里到外进行简化；（3）若系统传递函数方框图内有交叉回路，则根据相加点、分支点等移动规则消除交叉回路，然后按每（2）步进行化简；注意：分支点和相加点之间不能相互移动。25. 时间响应：时间响应指的是在控制系统的输入作用下，被控制量（即系统输出）随时间的变 化情况。26. 瞬态响应：瞬态响应是指在某一输入信号的作用下，系统的输出量从初始状态到稳定状态的 过渡过程27.
7、稳态响应：稳态响应是指在t X时，系统的输出状态y （ t ）。28. 系统的响应取决于传递函数、初始条件和输入信号。29. 典型输入信号（单位阶跃、单位脉冲、正弦）的数学表达式及图形表达（1）单位阶跃信号 （1）单住阶跃佶号如图（話所示*其幅值荷度等于1个单位时称为单位阶跋僧(a)其技比变换式为:价跌传号是评价杀统动态性館时应用较多的一种典型输入 仕号。集际工作中电源的究煤接通、斷开*贞就的畫变开 关的转换等，均町视为阶跌牯号4（2）单位脉冲信号 （4）羊位脉冲信号用声（八表示*笄救爭義达式为：Oji#、且定艮 L： 6（5= 1此积分査示晞冲面积为J应塚指出，轩舍这种教芋定 义的理銀癖冲風
8、裁，在工程实疑中是不可能農生的*为了 尽董摊近于華仪脉冲汗号，通常用覚度h很窄而离度为X 的倍号柞肖早位脉冲处号.实殊应用中，常把时何銀粗的 冲击力*脉冲權号*天嶽上的阵风就动等可用豚冲低号釀 辄*早位琢冲佶号的拉氏瓷换为：/（）二 1（3）单位正弦信号 （5）单位正弦信号其數学丧达式为: JU如图馆）所示为单住正永倍号t 兀=sin cot 算拽氏变挨式为；舐二r4-少在实你中知电源的菠动、机械掾动、元件的染声干扰等 期可迸似为正強荷号.止弦倍号是系fit歎元件作动态性能试 盼Bf广泛采用的嶽入馆号.30. 上升时间、峰值时间、调整时间一一反映系统快速性；最大超调量、震荡次数一一反映平稳31
9、. 上升时间：响应曲线从稳态值的10%上升到90%,或从0上升到100%所用的时间都称为上升时间对于欠阻尼的振荡环节，常采取 0100%的上升时间。对于过阻尼情况通常采取10%90%的上升时间上升越嫁，是袅示系统响应逮度的指标“71- P拇一0“ JF7p - “叱唸-_由上式可暂，当 二定時宀增大.上升时间匚就 箱质；而当化一it时*占愈丸，上卄时间就盘慎32. 峰值时间：把响应曲线达到第一个峰值所需要的时间定义为峰值时间33. 最大超调量：最大超调量是响应曲线上超出稳态值的最大偏离量，对于衰减振荡曲线，最大超调量发生在第一个峰值处最大超调量是响应曲娥上題出穂态值的最丸僞离量， 对于表减攘荡
10、曲找，薫大超调量发生在第一个峰位处。 若用百分比表示就丸趨调量，有：孔（一 xjw）A/ =丄3丄丄 X100%就大趨调董发生直學值时同，大小为F xlOO%可见M唯一地决定于位，拳薩愈扎 愈小34. 调整时间：在响应曲线的稳态值附近取稳态值的土 5%或 2%乍为误差带（即允许误差=或厶=),响应曲线达到并不超出误差带范围，所需要的最小时间称为调整时间范(砧-孕)35. 振荡次数：把在过渡过程调整时间 OW t ts内xo (t)穿越其稳态值x (%)的次数的一半定义为振荡次数。 (5)振荡次數N把在过渡过程调整时间0zm乃奎琳斯特图以顺时针方向收敛于原点，即幅值为零，相位角与分子和分母的阶次
11、之差 有关。(3)当G(s)含有零点时，其频率特性 G(j 3)的相位将不随3单调减，乃奎斯特图会产 生“变形”或“弯曲”，具体画法与G (j 3)各环节的时间常数有关。lfnt扼越评节的摄*林医m( of )+0K Re(i)0、n DORe( c*)w = 0图-24积分环节的 极坐标图图5 -25徴分环节的极坐标图Im(3 = 83=0/01t RD图5-27一阶傲分环节 的极坐标圈fflS-23比例环节的极坐标图图5-31 延时环节的极坐 标图51. 频域性能指标：(1) 谐振峰值：当=0的幅值为M( 0) =1时，M(3 )的最大值Mr称作谐振峰值。即：若M( 0)工1,则谐振峰值为Mr=Mma(r) /M( 0),又称相对谐振峰值，若取分贝值，贝U: 20lgMr=20lgMmax (3 r) -20lgM (0)(2) 谐
