机械控制工程基础复习课教程分析.ppt

控制工程基础总复习  ２、基本概念 ????　（1）被控对象：指人们要求实现某种确定的运动、生产过程、状态以及特定要求的机器设备；????（2）控制装置：指对被控对象起控制作用，使之实现所要求动作的机械-电子系统总体； ????（3）自动控制系统：由控制装置和被控对象组成自动控制系统；???? （4）反馈：把输出量送回到输入端并与输入信号比较的过程称为反馈；系统输入量经由检测装置（反馈装置）到达输入端所经过的路径称为主反馈通路，其信号称为主反馈信号。（5）开环控制系统：是指控制装置与被控对象之间只有顺向作用而无反向联系的控制系统。简言之，即没有反馈的控制系统；???? （6）闭环控制系统：是指控制装置与被控对象之间既有顺向作用，又有反向联系，即有反馈的控制系统所以又叫反馈控制系统； (7) 顺馈 　　 1.5 对控制系统的要求和分析设计 （二）R-L-C电路 图2-2所示R-L-C电路中，R、L、C均为常值， ur(t)为输入电压， uc(t)为输出电压，输出端开路。要求列出uc(t)与ur(t)的方程关系式。 （1）根据克希霍夫定律可写出原始方程式： 方块图的等效变换和简化 例1：试化简下述系统结构图，并求传递函数C(s)/R(s) 显然若不移动综合点或分支点的位置就无法化简。 1)首先将 间的分支点后移到方框的 输出端，得到下图： 2)接着将 组成的内反馈网络简化，其等效传递函数为 得到图为 3)然后将 组成的内反 馈网络简化，其等效传递函数为： 得到图为 4)最后将求得其传递函数为： 系统的微分方程、传递函数和频率特性 之间的关系 例1：绘制对数频率特性图 频率实验法估计系统的数学模型 1．系统的类型和增益K的估计 系统的频率特性为 如果知道对数幅频特性曲线上每个转角频率处曲线斜率的变化，可以由此来确定系统包含的环节，由低频段的斜率来确定积分、微分环节的个数、由起始段（或其延长线）在 处的纵坐标高度确定。 首先在主对角线上从 开始依次写进特征方程的系数，直到写到 为止，然后由主对角线上的系数出发，写出每一列的各元素，每列元素由上到下按 的脚标递增。当写到特征方程中不存在的系数时以零代替。 例1：若系统单位阶跃响应为 试求系统频率特性。 解 则 频率特性为 频率特性的图示方法 1、频率特性的极坐标图(Nyquist图、幅相频率特性图） 其中，P(?)、Q(?)分别称为系统 的实频特性和虚频特性。显然： 在复平面上，随?（0 ~ ?）的变化，向量G(j?)端点的变化曲线（轨迹），称为系统的幅相频率特性曲线。得到的图形称为系统的奈奎斯特图或极坐标图。 易知，向量G(j?)的长度等于A(j?)（|G(j?)|）；由正实轴方向沿逆时针方向绕原点转至向量G(j?)方向的角度等于?(?)(?G(j?)）。 2、波德(Bode)图（对数频率特性图，包括对数幅频特性图和对数相频特性图） 对数幅频特性图 横坐标：以10为底的对数分度表示的角频率 单位 — rad/s或Hz 纵坐标：线性分度，表示幅值A(?)对数的20 倍，即： L(?)=20logA(?) 单位 — 分贝（dB） 特别： 当L(?)=0，输出幅值＝输入幅值； 当L(w)0时，输出幅值＞输入幅值(放大)； 当L(w)0时，输出幅值输入幅值(衰减)。 对数相频特性图 横坐标：与对数幅频特 性图相同。 纵坐标：线性分度， 频率特性的相角?(?) 单位 — 度(?) 频率特性图绘制 1、系统开环Nyquist图的绘制 基本步骤 将开环传递函数表示成若干典型环节的串联形式： 求系统的频率特性： 即： 求A(0)、?(0)；A(?)、?(?) 补充必要的特征点(如与坐标轴的交点)，根 据A(?)、?(?) 的变化趋势，画出Nyquist 图 的大致形状。 Nyquist图的一般形状 考虑如下系统： 0型系统（v = 0） ?＝0： A(0)＝K ?＝?： A(?)＝0 ?(0)＝0° ?(?)＝－(n－m)×90° Re Im ?＝0 K ?＝? n=1 n=2 n=3 n=4 ? 只包含惯性环节的0型系统Nyquist图 0 I型系统（v