控制工程複習

2022-05-18 23:45:09 字數 4651 閱讀 6713

1.控制論的中心思想是通過資訊的傳遞、加工處理和反饋來進行控制。

2.資訊傳遞是指資訊在系統及過程中以某種關係動態地傳遞。

3.在系統的輸出表示式中,與初始條件有關的部分稱為系統的補函式,與輸入有關的部分稱為系統的特解函式。

4.對於非線性系統通常的處理方法是線性化,忽略非線性因數和非線性系統的分析方法。

5.按系統是否承載反饋,可將系統分為開環系統和閉環系統。

6機械工程系統再外加作用激勵下,其輸出量隨時間變化的函式關係稱為系統的時間響應,通過對時間響應的分析可揭示系統本身的動態特性

7系統瞬間響應反映了系統的動態效能,而穩態響應偏離系統希望值的程度可用來衡量系統的精確程度

8當時間t→,系統的響應c(t)→穩態值,則系統是穩定的;若系統的的響應呈等幅振盪或者發散,則系統是不穩定的

9在複數域中描述乙個系統輸入和輸出關係的數學模型是傳遞函式,而在時域中描述乙個系統的輸入和輸出的動態因果關係的數學工具是系統的脈衝響應函式

10系統對輸入訊號導數的響應等於系統對該輸入訊號響應導數,或者說系統對輸入訊號積分的響應等於系統對該輸入訊號響應積分

11.傳遞函式的量綱是根據輸入量和輸出量來決定的。

12奶奎斯特法通過研究開環傳遞函式的奶奎斯特圖和點(-1,j0)的關係及開環極點數來判斷系統的穩定性。

13.反饋是將系統或某一環節的輸出量全部或部分地通過傳遞函式回輸入端,又從新輸入到系統中去

14時域分析法是根據系統的微分方程或傳遞函式等數學模型求出系統時間響應,有時間響應直接評價和分析系統。

15.在頻域中。系統的型別決定了系統對數幅頻曲線低頻段的斜率,即靜態誤差係數描述了系統的低頻效能。

16.複數s=1+j的指數表示形式為√2ejπ/4,三角表示法為√2(cosπ/4+jsinπ/4)。

17.三階閉環控制系統穩定的充分必要條件是該系統的特徵多項式的係數全部大於零,且內積大於外積

18.若前向通道的傳遞函式為g(s),反饋通道的傳遞函式為h(s),且為負反饋,擇開環傳遞函式為g(s)h(s)。而閉環傳遞函式為g(s)/(1+g(s)h(s))。

19.串聯校正按校正環節的效能可分為:增益校正、相位超前校正、相位滯後校正、相位滯後

20.大多數控制系統均要求滿足穩態精度和相對穩定性。穩態精度由系統的開環增益k決定,而相對穩定性由相位裕量和幅值裕量來決定

21.一般對機械工程系統有三方面的效能要求,即穩定性、準確性及靈敏性。

表示了系統的相對穩定性,td,tr及ts表徵了系統的靈敏性。

23.在經典控制論中,常採用的數學模型是傳遞函式,在現代控制論中採用的數學模型是狀態空間方程。

24.系統在擾動作用下的穩態誤差,反映了系統抗干擾的能力。

25.順饋校正的特點是在干擾引起誤差之前就對其進行近似補償,以便及時清除干擾的影響。

26.當|輸入與輸出已知|時,求出系統的結構與引數,即建立|系統的數學模型|,此即系統識別或系統辨別。

的原函式的f(0)=| 0 |,f(=| 1 |。

28.對於線性定常系統傳遞函式的定義是,在| 初始條件為零|的條件下,系統輸出量的拉氏變換與| 輸入量的拉氏變換之比。

29.系統的穩態誤差與系統開環傳遞函式的増益、|型次|和|輸入訊號有關。

30.對於線性系統,當其輸入端加乙個正弦訊號是,輸出端得到的穩態響應的|幅值和相位變化,而|頻率|不變。

31.瞬態響應是系統受到外加作用激勵後,從初始狀態到最終狀態的響應過程。

32.方塊圖的簡化過程中要遵守前向通道的傳遞函式保持不變。

33.三階系統的響應特徵主要決定於距離虛軸較近的閉環極點,這樣的閉環極點就稱為系統的閉環主導極點。

型系統g(s)=在單位階躍輸入下的穩態誤差為0。而在單位斜坡輸入下的穩態誤差為1/k。

35.工程系統中常用的校正方案有串聯校正、輸入與輸出和pid校正。

36.如果反饋回去的訊號與原系統的輸入訊號的方向相反,則稱之為_負反饋;如果方向或相位相同,則稱之為正反饋_。

37傳遞函式是經典控制論中對線性系統進行分析與綜合的重要數學模型,它通_輸入與輸出_之間資訊的傳遞關係,來描述系統本身的動態特性。

38某比例環節k的對數幅頻特性為20db,則k=_10,且相位角 ф(ω)=_0。_。

調節器可以有效地改善系統的瞬態效能但對穩定性能的改善卻很有限。

40 相位滯後校正的傳遞函式為gc_(s)=(ts+1)/(ats+1),而相位滯後-超前校正的傳遞函式為gc(s)=[(1+t1s)/(1+t1s/a)]*[(1+t2s)(1+at2s)]。

41.傳遞函式的定義和特點

定義:線性定常系統的傳遞函式是在初始條件為零時,系統輸出的拉氏變換比輸入的拉氏變換。

特點:(1)傳遞函式反映系統本身的動態特性,只與本身的引數有關,而與外界的輸入無關。

(2)對於物理可實現系統,傳遞函式分母中s的階次n必不小於分子中s的階次m。

(3)傳遞函式不說明系統的物理結構,不同性質的物理系統,只要他們的動態特性類同,可以用同一型別的傳遞函式來描述。

42.傳遞函式的典型環節有哪些?並寫出表示式。

43、機械工程控制的基本含義

機械工程控制論是研究以機械工程技術為物件的控制論問題;具體地講,是研究在這一工程領域中廣義系統的動力學問題,也就是研究系統及其輸入、輸出三者之間的動態關係。

44、機械工程主要解決問有: 系統分析 、最優控制、最優設計 、系統辨識、 濾液與**

(1)系統分析:當系統已定,並且輸入知道時,求出系統的輸出(響應) ,並且通過輸出來研究系統本身的有關問題。

(2)最優控制:當系統已定,並且系統的輸出也已給定,要確定系統的輸入應使輸出盡可能符合給定的最佳要求。

(3)最優設計:當輸入已知,且輸出也是給定時,確定系統應使得輸出盡可能符合給定的最佳要求。

(4)系統辨識或系統識別:當輸入與輸出均已知時, 求出系統的結構與引數,即建立系統的數學模型。

(5)濾液與**:當系統已定,輸出已知時,以識別輸入或輸入中的有關資訊。

45、資訊的傳遞、反饋及反饋控制的概念

(1)控制論就是資訊傳遞、反饋以及利用反饋進行控制。

(2)資訊傳遞是指資訊在系統及過程中以某種關係功態地傳遞,或稱轉換。

(3)反饋就是把乙個系統的輸出訊號不斷直接地或經過中間變換後全部或部分地返回,再輸入到系統中去。如果反饋回去的訊號(或作用)與原系統的輸入訊號 (或作用)的方向相反(或相位相差180°)稱之為"負反饋"如果方向或相位相同,則稱之為"正反饋"。

(4)控制系統是指系統的輸出,能按照要求的參考輸入或控制輸入進行調節。

(5)控制系統的分類很多,按照系統是否存在反饋,將系統分為開環系統和閉環系統。

46. 開環系統與閉環系統的概念和區別

(1)開環系統:系統的輸出量對系統無控制作用,或者說系統中無反饋迴路的,稱開環系統。(2)閉環系統:系統的輸出址對系統有控制作用; 者說,系統中存在反饋的迴路,稱為閉環系統

(3)開環系統與閉環系統主要區別是:有沒有反饋迴路。

47、拉氏變換是分析研究線性動態系統的有力工具,通過拉氏變換將時域的微分方程變換為複數域的代數方程

48、數學模型是系統動態特性的數學表示式

線性系統: 若系統的數學模型表示式是線性的,則這種系統就是線性系統。線性系統最重要的特性是可以運用疊加原理。

所謂疊加原理是,系統在幾個外加作用下所產生的響應,等於各個外加作用單獨作用的響應之和。

49.列寫微分方程的一般步驟:

(1)確定系統或元件的輸入量和輸出量;

(2)按照訊號的傳遞順序,從系統的輸出端出發,根據有關定律,列寫出各個環節的動態微分方程;

(3)消除上述各方程式的中間變數,最後得到只包含輸入量與輸出量的方程式;

(4)將與輸入有關的項寫在微分方程的右邊,與輸出有關的項寫在微分方程的左邊,井且各階導數項按降冪排列。

50.系統的構成及傳遞函式,方塊圖化簡及其繪製

51.在方框圖等效變換中,要遵守兩個基本原則

(1)前向通道的傳遞函式保持不變

(2)各反饋迴路的傳遞函式保持不變

52.畫系統方塊圖及求傳遞函式的一般步驟

(1)確定系統的輸入和輸出

(2)列寫微分方程

(3)初始條件為零,對各微分方程取拉氏變換

(4)將各拉氏變換式分別以方塊圖表示,然後連成系統,求系統傳遞函式

53. 時間響應

(1)機械工程系統在外力作用激勵下,其輸出量隨時間變化的函式關係稱之為系統的時間響應,通過對時間響應的分析可揭示系統本身的動態特性。

(2)在時域分析法中,常採用的典型輸入訊號有階躍函式、脈衝函式、斜坡函式和加速度函式等。

(3)任一系統的時間響應都是由瞬態響應和穩態響應兩部分組成。

瞬態響應:系統受到外加作用激勵後,從初始狀態到最終狀態的響應過程稱之為瞬態響應。

穩態響應:時間趨於無窮大時,系統的輸出狀態稱為穩態響應。

(4)當有關系統受到乙個單位脈衝激勵時,它所產生的反應或響應定義為脈衝響應函式。

(5)系統傳遞函式即為其脈衝響應函式的象函式。

54.瞬態響應的效能指標

一般系統對機械工程系統有三方面的效能要求,即穩定性、準確性和靈敏性

(1)瞬態響應的效能指標是在以下兩個假設條件下來定義的:

①系統在單位階躍訊號作用下的瞬態響應;

②初始條件為零,即在單位階躍輸入作用前,系統處於靜止狀態,輸出量及其各階導數均等於零。

(2)常用的瞬態效能指標

①延遲時間td:單位階躍響應達到其穩態值的50% 所需要的時間,稱作延遲時間;

②上公升時間tr:單位階躍響應從穩態值的10%上公升到90% ,或從0上公升到100%所需要的時間,稱作上公升時間;

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