控制工程基础笔记.docVIP

TOC\o1-3\h\z\u第一章绪论 2

第一节工程控制论的研究对象与任务 2

第二节系统及其模型 3

第三节反应 3

第四节系统的分类与组成 4

第五节机械制造技术的开展 5

第六节控制理论的开展 5

第七节课程特点与学习方法 5

第二章系统的数学模型 6

第一节系统的微分方程 6

第二节系统的传递函数 6

第三节传递函数的方框图及其简化 8

第四节反应控制系统的传递函数 9

第五节相似原理 9

第三章时间响应分析 9

第一节时间响应及其组成 9

第二节典型输入信号 10

第三节一阶系统的时间响应 11

第四节二阶系统的时间响应 11

第五节高阶系统 14

第六节系统误差分析与计算 14

第四章频率特性分析 16

第一节频率特性概述 16

第二节频率特性的图示方法 17

第三节闭环频率特性 19

第四节频率特性的特征量 19

第五节最小相位系统与非最小相位系统 19

第五章系统的稳定性 20

第一节系统稳定性的根本概念 20

第二节劳斯(Routh)稳定判据 21

第三节Nyquist稳定判据 21

第四节Bode稳定判据 22

第五节系统的相对稳定性 22

第六章系统的性能指标与校正 23

第一节系统的性能指标 24

第二节系统的校正 24

第三节串联校正 25

第四节ＰＩＤ校正 26

第五节反应校正 27

第六节顺馈校正 27

第一章绪论

控制理论与机械制造之间的关系

机械工业是国民经济中的根底工业；

机械工业是指机械制造工业，与机械制造技术息息相关；

机械制造技术的一个重要开展方向是引入控制理论；

控制理论是一个重要的学科，也是科学方法论之一。

控制理论与机械工程控制论之间的关系

控制理论在工程技术领域表达为工程控制论，在机械工程领域表达为机械工程控制论；

机械工程控制论中提出的大量控制问题，是理论的具体应用，是经验的总结，是一门新兴的学科；

本课程涉及古典控制理论的主要内容与应用。

第一节工程控制论的研究对象与任务

研究对象：研究工程技术中广义系统的动力学问题。

广义系统定义：系统有输入与输出，输入与输出之间存在动态关系，输入描述系统所受到的外界干扰作用输出描述的是广义系统对外界的作用。

具体研究广义系统在一定的外界条件作用下，从系统一定的初始状态出发，所经历的整个动态历程，又是由广义系统内部的固有特性所决定的。

外界条件作用是指输入、鼓励，包括外加控制、外加干扰作用。

初始状态也可作为一种特殊的输入鼓励，称为初始输入鼓励。因为要到达平衡状态，系统也要经历一个动态过程，例如力学中的自由振荡运动，有别于强迫振动。

研究对象——广义系统，可大可小，可繁可简，可实可虚。

控制工程论的研究内容可分为五个方面：

系统分析〔SystemAnalysis〕——输入x(t)和系统特性h(t)，求输出y(t)，通过输出y(t)来研究系统本身的特性。还可选择不同的输入x(t)作业试验信号〔脉冲信号、阶跃信号、正弦信号〕，分析系统的脉冲响应阶跃响应和频率响应特性。

系统综合〔SystemSynthesis〕——系统特性h(t)未知，输入x(t)，要求优化设计系统，使得系统的输出y(t)符合给定的最正确性参要求；或者被控对象，要求设计控制器，构成控制系统，实现最优控制的设计目标，也称为最优设计问题。

最优控制问题〔OptimizationControl〕——系统特性h(t)，为了使输出满足最正确要求，确定输入控制作用x(t)。

滤波与预测问题〔FilteringandForetell〕——输出y(t)，确定h(t)和输入x(t)，或者确定输入中的有关信息。

系统辨识问题〔SystemIdentification〕——输入与输出，求系统的模型结构与参数，即建立数学模型的问题。

8.《控制工程根底》课程内容：

系统分析——运用古典控制理论；

系统辨识——因为系统的模型是系统分析的根底，对工程技术中的控制问题，对于试验获得的x(t)和y(t)建立数学模型；

非线性系统——了解非线性学科的根底知识，全面认识真实的世界图景；

离散控制系统——计算机控制系统、数字控制系统。

第二节系统及其模型

系统

要学会以“系统”的观点去分析与处理客观对象，这是科学技术开展的需要，也是人类在认识论和方法论上的一大进步。

因为当今我依次为面临的机械设备愈来愈复杂，这种复杂性表现在系统内部各组织之间，也表现在它们