机械控制工程基础【共320张PPT】.pptxVIP

第一章 绪论;1.1 研究的对象 研究以机械工程技术为对象的控制论问题。具体讲是研究该领域广义系统的动力学问题，即研究系统在一定的外界条件下，系统从某一初始状态出发，所经历的整个动态历程，也就是研究系统及其输入、输出三者之间动态关系(知其二，求其一)。;1.2 控制论要解决的五大任务（问题） 1、系统分析：已知系统和输入，请据系统特性分析一下会有何输出？当然，也可据输入输出的关系更深入的分析系统特性，对系统进行校正和改进。 2、最优控制：已知系统和理想的输出，请确定该用何输入？ 3、最优设计（优化设计）：已知输入和理想（想要）的输出，请设计符合要求的系统。 4、系统辨识：即系统破解或者说黑匣子破解问题，是通过试验，通过不同的输入及所得到的输出，来分析求解系统的结构和参数。 5、滤波与预测:已知系统和输出，分析识别输入及???输入有关的信息。如屏蔽技术（重在取利去弊）。 ;1.3 信息、反馈及反馈控制概念;反馈：系统的输出不断（直接或经中间变换后全部或部分） 返回到系统的输入端（再输入到系统中去）。 负反馈和正反馈;1.4 控制系统的分类： 开环系统：输出对系统无控制作用（无反馈）。 闭环系统：输出对系统有控制作用（有反馈）。据反馈信号与输入的关系分正反馈和负反馈两种。 ;控制器与被控对象间只有顺序作用而无反向联系且控制单方向进行。;1.5 闭环控制的组成;闭环控制系统的组成;一、乃奎斯特稳定性判据说明 包围（-1，j0）点的次数N 递函数的乘积。 几个环节串联，总的传递函数等于每个环节的传 由频率特性测试仪记录的数据,可以绘制最小相位系统的开环对数频率特性, 对该频率特性进行处理，即可确定系统的对数幅频特性曲线。 同向环节并联的传递函数等于所有并联的环节传递 K ——环节的放大系数 在实际系统中，往往需要知道系统离临界稳定有多少裕量，这就是相对稳定性或稳定裕量问题。 具体讲是研究该领域广义系统的动力学问题，即研究系统在一定的外界条件下，系统从某一初始状态出发，所经历的整个动态历程，也就是研究系统及其输入、输出三者之间动态关系(知其二，求其一)。 稳态误差系数和稳态误差 1、系统(标准型)简单吗？ 1、以前?从0到+∞时， GK(s)乃氏图，现需补画?从-∞到0时， 开环增益加大，稳态误差减小； [例]：系统的特征方程为： 用偏差值产生控制调节作用去消除偏差，使得输出量维持期望的输出。;由于存在输出量反馈，上述系统能在存在无法预计扰动的情况下，自动减少系统的输出量与参考输入量之间的偏差，故称之为反馈控制。 显然：反馈控制建立在偏差基础上，其控制方式是“检测偏差再纠正偏差”。;优点：1、抗干扰，自动调节，精度较高（对外部扰动和系统参数变化不敏感） ； 2、对器件精度要求低。 ;1.8 对控制系统的基本要求---稳、准、快;准确性（精度）： 控制精度，以稳态误差（系统的调整过程结束而趋于稳定状态时，系统输出的实际值与设定量（希望值）之间的差值 ）来衡量。;本课程的任务与体系结构; 拉氏变换将微分方程转换为代数方程，使求解大为简化，更便于对系统动态特性的分析。;2.1 复数与复变函数;2.2 拉氏变换的定义;二、拉氏反变换的定义;2.3 典型时间函数的拉氏变换;（2）单位脉冲函数;（3）单位斜坡函数;;（5）指数函数 反变换： ;（6）正弦函数和余弦函数 ;（7） t的幂函数 当n=1时， ; 小结 (1);（1）线性性质;例1 求;叠加原理说明，两个不同的输入同时作用于系统的响应，等于两个输入单独作用的响应之和。 检测输出量（被控制量）的实际值； 遇到 （一阶惯性）时，斜率下降-20dB/Dec; K ——环节的放大系数 拉氏变换将微分方程转换为代数方程，使求解大为简化，更便于对系统动态特性的分析。 ，则 为（ ） 2、如果描述系统的微分方程的系数是时间的函数，则这类系统为线性时变系统。 [例] 系统开环特性为： 遇到 （二阶微分）时，斜率增加+40dB/Dec; 较大的带宽、调整时间的减小，加快系统响应速度 4 控制系统的分类： 包围（-1，j0）点的次数N 对惯性环节，- 20dB/dec 缺点：1、（不停的查偏纠偏）存在稳定、振荡等问题；;（4）实位移定理;（5）复位移定理;（6）初值定理;（7）终值定理;例13 已知 ，且 ;;;2.5 拉氏反变换的数学方法;1. F(s)有不相同的极点 ;例： 求 的拉氏反变换。 解： 求 于是 ;例3：;2. F(s)含有共轭复极点： ; 解法二：（试凑法） ;;例5