(精)2009第1.2.3章.pptVIP

控制理论及其应用主讲：卢泽生 杨庆俊 本门课共计15章 第 1 章 绪 论 1.1 概述 基本概念 1.2 机械控制系统的组成及其研究内容 机械控制系统框图 1. 控制系统性能分析 2. 控制系统设计 1）系统的稳态性能 2）系统的快速性能 3）系统的动态性能 （1）时域指标 （2）频域指标 （2）频域指标[续] 4）系统的抗干扰性能 3. 超精密车床微进给刀架系统的建立  1.3 自动控制系统的分类 第1章 复 习 题 第2章 机械系统模型的建立及机电相似系统的等效转换2.1 机械系统模型的建立1．模型的分类 实体模型 图式模型 模拟（仿真）模型 物理模型 数学模型 2．机械系统物理模型的建立 机床工作台进给系统物理模型建立 3．机械系统数学模型的建立数学模型建立的依据是物理模型。根据各参数的相互关系，通过有关的定律、定理和规律等建立数学表达式，该表达式正确地反映了系统的本质。在数学模型的建立中要保证数学模型的简化性和准确性。 （2）弹性系数的计算 （3）阻尼系数转化为粘滞阻尼系数 图2.3 摩擦的类型及力与速度的关系曲线 2.2 机电相似系统的等效转换 由（2.17）式和（2.28）式可得出如下对应关系 2．机电系统相似判断(例2) 第2章 复习题 1.机械系统由哪几个物理参数表示？质量或转动惯量的转化以及库仑摩擦系数转化为粘滞阻尼系数的转化原则各是什么？ 2.机电系统物理模型等效转换的判别依据是什么？掌握如何转换？ 第3章 系统的典型信号和典型环节 3.1 系统的典型信号及其时间响应分析 1.阶跃信号 2.斜坡信号 3．加速度信号 4. 脉冲信号 5．谐合信号 3.1.2 系统时间响应数学模型的 建立与时间响应分析 （2）单位阶跃信号输入 （2）单位斜坡信号输入 （3）单位脉冲信号输入 3.2 系统的频率响应和典型环节 1．频率响应 系统或环节对谐合函数输入的稳态响应称为频率响应（或称频率特性）。 应用频率响应分析系统的动态性能称为频率响应分析法，这种方法通常可以在不了解线性系统的数学模型的情况下，用频率响应测试仪以实验的方法可迅速准确地得到频率响应，并据此可导出系统的传递函数。根据频率响应还可判别系统稳定性，并设计出达到一定品质的控制系统。 传递函数G(s)的线性定常系统，以j 代替s，则G(j )就代表了该系统的频率响应，称为系统的谐和传递函数。 G(j )是复变函数， 故可在复平面上用矢量表示，如图3.10所示。可将G(j )分解为实部和虚部，即 频率特性除上述代数表达外，还有以下两种： 三角式表达 指数式表达 关系式： 频率特性一般表达形式有极坐标图、波德图和根轨迹法，下面仅对前两种进行介绍。 （1）极坐标图（奈魁斯特图或称幅相频率特性） Im 1/(1+T2ω2) 0 ω=∞ 0.5 1 ω=0 Re ωT/(1+T2ω2) A(ω) 图3.11 惯性环节极坐标图 如以惯性环节 为例作极坐标图，如图3.11所示。 （1）极坐标图 由（3.15）式知频率特性为 由（3.18）式知幅频特性为 由（3.19）式知相频特性为 （2）波德图（对数坐标图或称对数频率特性） 对数频率特性是由两张图组成：一张是对数幅频特性 和另一张对数相频特性 仍然以惯性环节 求它的对数幅频特性和对数相频特性。 为 例， （2）波德图（对数坐标图或称对数频率特性） L(ω) 0 φ(ω) 0o -45o -90o 图3.12 惯性环节波德图 ω ω ω 2．机械系统的典型环节及其特性的描述 比例环节对输出的反映只起放大或缩小的作用，不改变输入信号的形式，不存在使输出信号失真或时间滞后的问题，但影响系统的稳定性。如以液压油缸为例，以油缸的流量Q为输入，以油缸活塞的速度v为输出，如图3.13所示。