机械工程控制基础-课件PPT课件下载推荐.ppt

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指实现一定目标，完成一定任）系统：

指实现一定目标，完成一定任务的一些部件的组合。

洗衣机、电脑等务的一些部件的组合。

洗衣机、电脑等

（2）控制系统：

指系统的输出能按照要求）控制系统：

指系统的输出能按照要求的参考输入或控制输入进行调节的系统。

的参考输入或控制输入进行调节的系统。

例如室温调节器、自动开关门等。

1-3机械控制的应用实例电子液压控制系统本章小结一。

控制的基本含义1控制论

（1）中心思想

（2）是一门边缘学科（3）是一门技术科学。

2机械工程控制论

（1）产生过程

（2）研究对象（3）研究任务、内容。

二信息传递、反馈、反馈控制1信息传递

（1）信息定义

（2）信息传递2反馈与反馈控制

（1）何谓反馈

（2）反馈控制（3）实例3系统与控制系统

（1）系统

（2）控制系统（3）开环与闭环第2章拉氏变换的数学方法本章考点：

1复数的复数的4种表示法及复变函数、零点、极种表示法及复变函数、零点、极点的概念。

点的概念。

2拉氏变换及逆变换的定义。

拉氏变换及逆变换的定义。

37种典型时间函数的拉氏变换。

种典型时间函数的拉氏变换。

4拉氏变换的拉氏变换的10个性质。

个性质。

5求拉氏逆变换的求拉氏逆变换的3种方法，特别是查表法、种方法，特别是查表法、部分分式法。

部分分式法。

6用拉氏变换解常微分方程。

用拉氏变换解常微分方程。

2-1复数和复变函数复数和复变函数1复数的概念复数的概念2复数的表示方法复数的表示方法

（1）点表示；

）点表示；

（2）向量表示；

）向量表示；

（3）三角表示法三角表示法指数表示法指数表示法3复变函数，极点、零点

（1）复变函数例2-1

（2）零点、极点2-2拉氏变换与逆变换1拉氏变换定义式2拉氏逆变换定义式2-3典型时间函数的拉氏变换1单位阶跃函数2单位脉冲函数单位脉冲函数3单位斜坡函数单位斜坡函数4指数函数指数函数5正弦函数正弦函数6余弦函数余弦函数7幂函数幂函数2-4拉氏变换的性质1线性性质线性性质2实数域位移定理实数域位移定理3周期函数的拉氏变换周期函数的拉氏变换4复数域的位移定理复数域的位移定理5相似定理相似定理6微分定理微分定理7积分定理积分定理8初值定理初值定理9终值定理终值定理10卷积定理卷积定理2-5拉氏逆变换1拉氏逆变换的三种方法

（1）查表法查表法由拉氏变换表直接查出与像函数F（s）对应的原函数f（t）.

（2）留数定理法留数定理法利用留数定理计算像函数的原函数。

（3）部分分式法部分分式法先把像函数分解为部分分式，先把像函数分解为部分分式，再对各个分式进行逆变换。

再对各个分式进行逆变换。

部分分式法部分分式法分两种情况

（1）F（s）无重极点无重极点例题2-6p22

（2）F（s）有重极点有重极点例题例题2-8，p23-242-6用拉氏变换解常微分方程步骤：

1建立系统的微分方程，并给出初始条件。

建立系统的微分方程，并给出初始条件。

2利用微分定理对方程中的每一项进行拉氏利用微分定理对方程中的每一项进行拉氏变换。

变换。

3求出系统的传递函数求出系统的传递函数Y（s）.4对传递函数对传递函数Y（s）进行拉氏逆变换，得到原进行拉氏逆变换，得到原函数函数f（t）,便是系统的解。

便是系统的解。

本章小结1复数和复变函数

（1）复变的表示方法：

点表示法、向量表示法、三角表示法、指数表示法。

（2）复变函数，极点、零点的概念。

2拉氏变换与逆变换的定义。

3典型时间函数的拉氏变换，掌握7种。

、4拉氏变换的性质及应用，掌握10个。

5拉氏逆变换的3种方法，重点是查表法和部分分式法。

第3章系统的数学模型本章考点：

1系统数学模型的概念；

线性系统的含义、特点、叠加原理；

非线性系统的定义及线性化方法。

2系统微分方程的建立：

机械系统、电气系统、液压系统。

3传递函数的定义、主要特点、零点与极点。

4方块图及系统的构成。

（1）方块图的构成及表示方法；

（2）系统的串、并、反馈连接；

（3）前向、误差、开环、闭环、反馈传递函数的定义及计算；

（4）方块图的简化。

5信号流图与梅逊公式

（1）方块流图的7个概念

（2）梅逊公式的表达式及式中各符号的意义。

6机、电系统的传递函数。

3-1概述1数学模型的概念

（1）实际模型：

建筑模型、飞机模型-

（2）数学模型:

描述系统的微分方程式。

2线性系统与非线性系统

（1）线性定常系统、线性时变系统。

线性定常系统、线性时变系统。

（2）非线性系统）非线性系统处理途径处理途径3-2系统微分方程的建立1机械系统

（1）运动的三种形式

（2）直线运动（3）转动.例3-1P302液压系统以油缸的液压伺服系统为例。

3电网络系统

（1）基尔霍夫定律

（2）例题3-4p34-353.3传递函数1基本概念基本概念

（1）传递函数的产生）传递函数的产生：

在零初始条件下对系统的线性：

在零初始条件下对系统的线性微分方程作拉氏变换，系统输出的拉氏变换除以输入的微分方程作拉氏变换，系统输出的拉氏变换除以输入的拉氏变换所得之比值，既是传递函数。

拉氏变换所得之比值，既是传递函数。

（2）传递函数的定义：

初始条件为零时，系统输出的）传递函数的定义：

初始条件为零时，系统输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比叫做系统的传递函数，拉氏变换与输入的拉氏变换之比叫做系统的传递函数，记作记作（3）传递函数的特点传递函数的特点反应系统本身的动态特性，与外界反应系统本身的动态特性，与外界输入无关；

输入无关；

对于物理可实现系统，对于物理可实现系统，n=m;

n=m;

不同性质不同性质的物理系统可用相同的传递函数描述。

的物理系统可用相同的传递函数描述。

2传递函数的零点与极点。

传递函数的零点与极点。

（1）零点零点：

传递函数为零的点：

传递函数为零的点.若当若当

（2）极点：

传递函数为无穷的点。

：

若当练习：

3传递函数的典型环节传递函数的典型环节

（1）比例环节）比例环节

（2）积分环节积分环节（3）微分环节微分环节（4）惯性环节）惯性环节（5）一阶微分环节一阶微分环节（6）振荡环节）振荡环节（7）二阶微分环节二阶微分环节（8）延时环节）延时环节注意1.一个物理系统的传递函数中往往包含几个典型环节。

例如某机械系统的传递函数为它由比例环节b/a和惯性环节（Bs/k+1）组成。

2运算放大器、液压阻尼器、机械卷筒机构点数控制式直流电动机的传递函数的推导过程，请自己研读。

3-4方块图及动态系统的构成方块图及动态系统的构成1方块图方块图

（1）定义：

系统中各环节的功能和信号流向的表示方法。

（2）优点2动态系统的构成动态系统的构成系统各环节之间的联系有三种：

（1）串联G1（s）G2（s）X（s）X（s）Y1（s）Y1（s）Y（s）Y（s）X（s）X（s）G（s）G（s）Y（s）Y（s）

（2）并联定义：

几个环节的输入相同，输出相加或相减，叫做环节的并联。

图示：

G1（s）X（s）G2（s）Y（s）Y1（s）Y2（s）X+（-）（3）反馈连接定义：

将系统或某一环节的输出量全部或部分通过传递函数返回到输入端，与原输入信号一起输入到系统中去。

这种过程叫做反馈。

具有反馈的连接叫反馈连接。

反馈连接的基本规律1输入信号输入信号X（s）2输出信号输出信号Y（s）3误差信号误差信号E（s）4反馈信号反馈信号X1（s）5前向传递函数前向传递函数G（s）=Y（s）/E（s）6反馈传递函数反馈传递函数H（s）=X1（s）/Y（s）7误差传递函数误差传递函数E（s）/X（s）=1/1G（s）H（s）8开环传递函数开环传递函数G（s）H（s）=X1（s）/E（s）9闭环传递函数闭环传递函数Y（s）/X（s）=G（s）/1G（s）H（s）总关系式总关系式输入信号输入信号X传递函数传递函数=输出信号输出信号3方块图的简化法则1分支点后移2分支点前移3相加点后移4相加点前移5消去反馈回路GRRRCG1/GRCRGRCCGGRCC+GGGR1R2CR1R2C+GR1+R2CG1/GCR2R1GHRC+-RC4画方块图及求传递函数的步骤1确定系统的输入与输出变量；

确定系统的输入与输出变量；

2列写系统的微分方程；

列写系统的微分方程；

3在零初始条件下，对各个微分方程进行拉氏变在零初始条件下，对各个微分方程进行拉氏变换；

换；

4将各个拉氏变换式分别以方块图表示，然后连将各个拉氏变换式分别以方块图表示，然后连接成系统，求系统的传递函数。

接成系统，求系统的传递函数。

例题例题3-6P48例题例题3-7P493-5信号流图与梅逊公式1信号流图与方块图等效

（1）定义：

是一种表示复杂系统中变量之间关系是一种表示复杂系统中变量之间关系的方法的方法

（2）信号流图信号节点：

可分为源点、汇点和混合节点。

支路：

有向线段，表示信号的流向。

a,b,-c等表示传递函数。

回路：

由支路构成的回路，如额e1ae2e3b-cde42梅逊公式

（1）梅逊公式。

输入至输出的总传函数可由信号流图逐次化简求得，也可直接用公式计算：

（376）T-系统总传递函数，tn-第n条前向通道的传递函数；

-是信号流图的特征式。

（3-77）式中各符号的含义第i条回路的传递函数；

系统中所有回路传递函数之和；

两个互不接触回路传递函数的乘积；

系统中每两个互不接触回路传函的乘积之和；

三个互不接触回路传递函数的乘积；

系统中每三个互不接触回路传函的乘积之和；

第n条前向通路特征式的余因子，即中把与第n条前向通路相接触的回路传递函数以零代替后得到的例3-8P51-523-6机电系统传递函数

（一）机电系统传递函数

（一）1机械网络的传递函数

（1）P53-54表32

（2）典型传递函数的证明2电网络及电气系统的传递函数

（1）P55-56表33

（2）典型传递函数的证明机电系统传递函数

（二）机电系统传递函数

（二）3加速度计的传递函数

（1）加速度计的构造

（2）工作原理m的位移；

m的微分方程；

传递函数；

运动方程。

4直流伺服电机驱动的进给系统传函

（1）系统的构造

（2）各部分传递函数的推导驱动装置；

机械传动装置；

检测装置计数、比较、转换装置本章小结一、概述二、微分方程的建立三、传递函数四、方块图五信号流图与梅逊公式六、机电系统的传递函数第第4章章系统的瞬态响应与误差分析系统的瞬态响应与误差分析本章考点：

1时间响应的概念及瞬态响应、稳态响应的定义。

时间响应的概念及瞬态响应、稳态响应的定义。

2脉冲响应函数的定义、与传函的关系及任意输入下的脉脉冲响应函数的定义、与传函的关系及任意输入下的脉冲响应。

冲响应。

3一阶系统的传递函数及增益、时间常数的计算；

一阶系一阶系统的传递函数及增益、时间常数的计算；

一阶系统的单位脉冲、单位阶跃、单位斜坡响应函数的计算。

统的单位脉冲、单位阶跃、单位斜坡响应函数的计算。

4二阶系统的传递函数及无阻尼自然频率、阻尼自然频率、二阶系统的传递函数及