控制工程基础(复习课)教程.ppt

控制工程基础;1.控制：由人或用控制装置使受控对象按照一定目的来动作所进行的操作。 2.输入信号：人为给定的，又称给定量。 3.输出信号：就是被控制量。它表征对象或过程的状态和性能。 4.反馈信号：从输出端或中间环节引出来并直接或经过变换以后传输到输入端比较元件中去的信号，或者是从输出端引出来并直接或经过变换以后传输到中间环节比较元件中去的信号。 5.偏差信号：比较元件的输出，等于输入信号与主反馈信号之差。 6.误差信号：输出信号的期望值与实际值之差。 7.扰动信号：来自系统内部或外部的、干扰和破坏系统具有预定性能和预定输出的信号。;二、控制的基本方式 1.开环控制：系统的输出量对系统无控制作用，或者说系统中无反馈回路的系统，称为开环控制系统。 2.闭环控制：系统的输出量对系统有控制作用，或者说系统中存在反馈回路的系统，称为闭环控制系统。;1.给定元件：用于给出输入信号的环节，以确定被控对象的目标值（或称给定值）。 2.测量元件：用于检测被控量，通常出现在反馈回路中。 3.比较元件：用于把测量元件检测到的实际输出值经过变换与给定元件给出的输入值进行比较，求出它们之间的偏差。 4.放大元件：用于将比较元件给出的偏差信号进行放大，以足够的功率来推动执行元件去控制被控对象。 5.执行元件：用于直接驱动被控对象，使被控量发生变化。 6.校正元件：亦称补偿元件，它是在系统基本结构基础上附加的元部件，其参数可灵活调整，以改善系统的性能。; 四、系统的分类;五、对控制系统的性能要求 1. 稳定性：指系统重新恢复稳态的能力。稳定是控制系统正常工作的先决条件。 2. 快速性：指稳定系统响应的动态过程的时间长短。 3. 准确性：指控制系统进入稳态后，跟踪给定信号或纠正扰动信号影响的准确度;第二章;拉氏变换的性质 1.线性性质;二. 系统的微分方程建立的步骤 1.确定系统或者元件的输入量、输出量。系统的输入量或者扰动输入量都是系统的输入量，而被控量则是输出量。对于一个环节或者元件而言，应该按照系统信号传递情况来确定输入量、输出量。 2.按照信号的传递顺序，从系统的输入端开始，依据各变量所遵循的运动规律（如电路中的克希荷夫定律，力学中的牛顿定律，热力系统中的热力学定律以及能量守恒定律），列写出在运动过程中的各个环节的动态微分方程。列写时按工作条件，忽略一些次要因素，并考虑相邻元件之间是否存在负载效应。 3.消去所列各微分方程组的中间变量，从而得到描述系统的输入、输出量的微分方程。 4.整理所得微分方程。一般将与输出量有关的各项放在等号左侧，与输入量有关的各项放在等号的右侧，并按照降幂排列。;已知一系统由如下方程组组成，试绘制系统结构图，并利用梅森公式计算其传递函数。;利用梅森公式计算下列信号流图的传递函数;第三章;稳定性的概念 一个控制系统在实际应用中，当受到扰动作用时，就要偏离原来的平衡状态，产生初始偏差。所谓控制系统的稳定性，就是指当扰动消失之后，系统从初始偏差恢复到原平衡状态 的能力。 线性系统稳定的充分必要条件为：系统特征方程的全部根都具有负实部。又由于系统特征方程的根就是系统的极点，所以系统稳定的充分必要条件就是系统的全部极点都在s 平面的左半平面;设单位反馈控制系统的开环传递函数为;设有一闭环系统的传递函数为;设单位负反馈系统的开环传递函数为;第四章;规则三 实轴上的根轨迹 实轴上的某一区域，若其右边开环实数零、极点个数之和为奇数，则该区域必在根轨迹上。即：实轴上的根轨迹，其右边开环零点和极点的个数之和为奇数。 规则四 根轨迹的渐近线 渐近线与实轴的夹角;规则六 根轨迹的起始角与终止角（出射角或入射角）;绘制具有下列开环传递函数的负反馈系统的根轨迹图。;;频率特性的意义：是以输出量与输入量随频率变化的幅值比和相位差来表示的，并在相应的坐标系中绘成曲线，以一目了然的看出幅值与相位差随频率变化的情况，并从这些曲线的某些特点来判断系统的稳定性、快速性和其他品质以便对系统进行分析与综合。 频率特性是一种具有直观意义的图解法，三种形式表示：;第六章;校正装置与系统不可变部分或不可变部分中的一部分按反馈方式连接称为反馈校正。;门式起重机在用于搬运重型货物的大型机械特种设备。由于其体型庞大，加上外界环境因素的干扰，在其运动过程中，往往会出现门机两侧因受力不均匀而产生侧偏，两侧滑轮形成“一前一后”的运动形态，造成门机行进时形成扭转力矩，使门机出现运动不同步的现象。 门机长期以此种状态进行搬运作业，会使??臂产生不必要的应力集聚，极端情况下，会产生桥臂裂纹，形成严重的安全隐患。 可设计出一种门机滑轮红外同步检测装置，检测桥机两侧滑轮运动时的同步情况，当出现侧偏时，发出校正信号，驱动门机电机，使领先侧的滑轮降低运动速度，直至两侧滑轮同步。;红外检测系统的控制