電大開放本科機電控制工程基礎總復習指導考試參考小抄【精編版-免費閱讀

　　

【正文】 好文檔 ,好知識 28 2. 峰值時間 tp及最大超調量 Mp 21 ????? ???ndpt 最大超調量 ??? )1/(m a x 2)( ?????? eccM p 最大超調百分數 %100.)( )(% )1/(m a x 2 ???? ???? ??? ec ccc 3. 調整時間 ts 4)]1l n (214[1%)2( 3)]1l n (213[1%)5(22????????????????????????，nnsnnstt 圖 313 二階系統單位階躍響應的一對包絡線 圖 314 調節時間和阻尼比的近似關系 根據以上分析，二階振蕩系統特征參數ζ和ω n與瞬態性能指標 (δ 4. 振蕩次數 μ 在調整時問 ts之內，輸出 c(t)波動的次數稱為振蕩次數 μ，顯然 fstt?? 式中 2122 ?? ??? ???ndft ， 稱為阻尼振蕩的周期時間。其時域響應必然包含二個衰減的指數項，其動態過程呈現非周期性，沒有超調和振蕩。 因為單位階躍函數的拉氏變換為 R(s)=1/s，故輸出的拉氏變換式為 11111)()()( ????????? Ts TssTssRssC 取 C(s)的拉氏反變換得 tTec(t) 11 ??? 或寫成 ttss ccc(t) ?? 式中， css=1，代表穩態分量； tTtt ec 1??? 代表暫態分量。 上升時間 rt 階躍響應從終值的 10％上升到 終值的 90％ 所需的時間；對有振蕩的系統，也可定義為從 0 到第一次達到終值所需的時間。拋物線函數的拉氏變換是 Xr(s)=L[At2]=2A/s3 當 A＝ 1/2 時，稱為單位拋物線函數，即 Xr(s)=1/s3。 第 3 章 輔導 好文檔 ,好知識 23 控制系統典型的輸入信號 1. 階躍函數 階躍函數的定義是 ???? ??0 ,00 ,)(ttAr tx 式中 A 為常數。 （ 1）在 R(s)作用下的閉環傳遞函數 設 N(s)＝ 0，應用反饋運算法則得閉環傳遞函數 )()()(1 )()()( )()( 21 21 sHsGsG sGsGsR sCs RR ???? 故 )()()()(1 )()()()()( 21 21 sRsHsGsG sGsGsRssG RR ???? （ 2）在 N(s)作用下的閉環傳遞函數 應用反饋運算法則得閉環傳遞函數為 )()()(1 )()( )()( 12 2 sHsGsG sGsN sCs NN ???? 故 )()()()(1 )()()()( 12 2 sNsHsGsG sGsNssC NN ???? （ 3）合成輸出響應 根據疊加原理，給定量和擾動量兩種輸入同時作用下的系統合成響應為 圖 圖 圖 221 的等效方框圖 好文檔 ,好知識 22 )()()()(1 )()()()()(1 )()()()()( 21 221 21 sNsHsGsG sGsRsHsGsG sGsGsCsCsC NR ?????? 由上式可知，當 |G1(s)G2(s)H(s)|1 和 |G1(s)H(s)|1 時，Φ N(s)≈ 0，這意味著擾動 N(s)的影響被抑制掉了。 即 )()(1 )()( sHsG sGs ??? （負反饋） )()(1 )()( sHsG sGs ??? （正反饋） （ 4）比較點移位法則和引出點移位法則 在復雜的反饋系統中，除了主反饋之外，常有互相交錯的局部反饋。 （ 2）方框：方框中為元部件的傳遞函數。 (五 ) 一階微分環節 一階微分環節有理想微分環節和實際微分環節之分。 慣性環節的特性由時間常數 T 和放大系數 K 決定。 6. 傳遞函數只能用于研究單輸入、單 輸出系統，它只能反映輸入和輸出間的關系，并且對于非零初始狀態的系統運動特性不能反映。 (4) 線性化只能運用沒有間斷點、折斷點和非單值關系的函數，對具有本質非線性元件的非線性系統是不適用的。 +Δ F。設法消去中間 變量，最后得到只包含輸入量和輸出量的方程式。 編寫控制系統微分方程的一般步驟為： (l) 首先確定 系統的輸入量和輸出量； (2) 將系統劃分為若干個環節，確定每一環節的輸入量和輸出量。 解： 部分分式法： 23)2)(3( 161)( 212 ?????? ???? ?? sCs Css sss ssF 其中 52)3()2)(3( 1 31 ???? ?? ??ssss sC 53)2()2)(3( 1 22 ???? ?? ?ssss sC 所以 )21(53)31(52)( ???? sssF 因此 )(sF 的拉氏反變換為 ? ?tt eesLsLssLsFLtf231111535221533152))2(1(53))3(1(52)()(?????????????????????????????????? 第 2 章 輔導 機械系統 機械旋轉系統如圖所示。 例 已知)1(10)( ?? sssF 。 a 0 τ t 圖 ① sa ； ② ses ??1 ； ③ sesa ?? ； ④ sesa? 。 答： ④ 。該函數滿足下述條件 f (tτ ) t0 時， f (t)=0 tτ時 , f (tτ )=0 0 τ t 若 L[f(t)]= F(s)， 則 圖 2－ 4－ 1 L[f (t?)]=es? F(s) ， ）（ 0?? 例 求函數 ??? ???? ??? tttu ,1 ,0)(的拉氏變換。拉氏變換的齊次性是：一個時間函數乘以常數時，其拉氏變換為該時間函數的拉氏變換乘以該常數。 xc(t) 1 0 t 圖 欠阻尼單位階躍響應曲線 一般要求響應速度快，超調小。 （ 4） 執行環節（執行元件）：用來實現控制動作，直接操縱被 控對象的元件。離散信號取脈沖形式的系統，稱為脈沖控制系統；離散信號以數碼形式傳遞的系統，稱為數字控制系統。 如果微分方程式或差分方程式的系數，不隨時間的變化而變化即是常數，則稱這類系統為線性定常系統，或稱為常參數系統。 (3) 什么叫閉環控 制系統？舉例說明之。 （ 3） 對閉環控制系 統來說，系統的穩定性，始終是一個首要問題。由于系統是根據負反饋原理按偏差進行控制的，也叫作反饋控制系統或偏差控制系統。 輸出量（被控制量） ── 將表征這些機器裝備工作狀態需要加以控制的物理參量，稱為被控制量（輸出量）。 （ 3）奈氏穩定判據的基本原理及其判別方法。 [考核內容 ]： （ 1）頻率特性基本概念。 [考核要求 ] 熟練掌握： （ 1）定常系統時域性能分析的基本內容。 [考核要求 ]： 熟練掌握： （ 1）傳遞函數的概念、定義、性質及求法，典型環節傳遞函數及 瞬 態特性。通過拉氏變換這一數學工具將時間函數變為復域的函數。 掌握：控制系統概念，反饋及反饋控制概念，開環系統及閉環系統概念。 試題類型及試卷結構：填空 15%，單項選擇題 15%，判斷 10%，分析及計算 40%，綜合題 20%，具體形式見后面所附“試題類型及規范解答舉例”。 掌握：要求學生能夠較好地理 解和掌握相應內容，并能夠進行簡單分析和判斷。 考核方式：采用形成性考核和終結性考試相結合的方式。其研究的內容就是穩態性能和瞬態（暫態）性能，以及分析某些參數變化對上述性能的影響，決定如何選取合理的參數等。 本課程所討論的問題，都是在工程實踐的基礎上抽象出來的問題，是分析和設計控制系統的共性問題，這些問題理論較強，涉及的面也十分廣泛。 負反饋是構成自動控制系統的基本控制策略。 一、考核說明 本課程主要內容包含相關的數學基礎；數學模型的建立；時域分析；頻域分析；綜合校正；采樣系統的基本理論及基本分析計算方法。 形成性考核的要求和形式：形成性考核的形式有平時作業和課程實驗。 好文檔 ,好知識 2 試題兼顧各個能力層次，熟練掌握 60%，掌握占 30%，了解占 10%。 （ 2）開環控制系統、閉環控制系統及反饋的概念 。 （ 5）拉氏變換定義、常用函數拉氏變換、拉氏變換性質、拉氏反變換。簡單機、電元件及系統列寫微分方程式的方法。 （ 2）時間響應概念 （ 3）一階系統的瞬態響應。 （ 2）二階系統的階躍響應及性能指標穩態誤差計算。 （ 6）時域性能指標與頻域性能指標關系。 （ 2） 開環控制系統、閉環控制系統及反饋的概念。 擾動量 輸入量 輸出量 ur u a n 圖 開環控制結構圖 閉環控制系統 為了實現閉環控制，必須對輸出量進行測量，并將測量的結果反饋到輸入端與輸入量相減得到偏差，再由偏差產生直接控制作用去消除偏差。 （ 2） 閉環控制系統能抑制內部和外部各種形式的干擾，對干擾不甚敏感。 (2) 什么樣系統叫開環控制系統？舉例說明。 線性系統是由線性元件組成的系統，系統的運動方程式可用線性微分方程式或線性差 分方程式來描述的系統稱為線性系統。連續系統一般由微分方程式來描述。 （ 3） 放大環節（放大元件）：由于偏差信號一般比較微弱，不能直接用于驅動被控對象，需要進行放大。 由上述元件構成的閉環控制系統，就其信號的傳遞和變換的功能來說，都可抽象出如圖所示的控制系 統結構圖。 F(s)稱為 f(t)的象函數，而 f(t)為 F(s)的原函數。 解：應用線性性質，則 )2( 2211)]([)( ?????? sssstfLsF （ 2） 微分性質 若 ? ? )()( sFtfL ? ，則 好文檔 ,好知識 11 )0()()( fssFtfdtdL ???????? 例 已知 mttf ?)( ， m 為整數，求 )(tf 的拉氏變換。 解：由初值定理得 0lim)0( 22 ??? ?? as sf S 由于 jas ?? 是 )(ssF 的奇點 ，位于虛軸上，不能應用終值定理，既 )(?f 不存在。 ① 2)5( 12 ?? ss； ② sess 5212 ??； ③ 2)5( 12 ?? ss； ④ 511 ??ss 。 答：由于1)2( 1541)( 22 ?????? ssssF，其原函數為 tetf t sin)( 2?? 所以選擇 ① 。 （ 2）通過取 F(s)的拉氏反變換求 )(tf ，并求 )(t