机械工程控制基础(1)_共34页
控制工程基础绪论
✓美国George Devol研制出第一台工业机器人样机 (1954)，两年后，被称为机器人之父的Joseph Engelberger创立了第一家机器人公司Unimation。
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✓※世界第一颗人造地球卫星(Sputnik)由苏联发射成功 (1957)
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综上所述
控制系统的工作原理： ➢检测输出量（被控制量）的实际值； ➢将输出量的实际值与给定值（输入量）进行比较
得出偏差； ➢用偏差值产生控制调节作用去消除偏差，使得输
出量维持期望的输出。
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由于存在输出量反馈，上述系统能在存在无法预 计扰动的情况下，自动减少系统的输出量与参考 输入量（或者任意变化的希望的状态）之间的偏 差，故称之为反馈控制。
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输入信号：是指参考输入，又称给定量或给定值，它是控制着输出量变化规律 的指令信号。 输出信号：是指被控对象中要求按一定规律变化的物理量，又称被控量，它与 输入量之间保持一定的函数关系。 反馈信号：由系统（或元件）输出端取出并反向送回系统（或元件）输入端的 信号称为反馈信号。反馈分为主反馈和局部反馈。 偏差信号：它是指参考输入与主反馈信号之差。偏差信号简称偏差。 误差信号：它是指系统输出量的期望值与实际值之差，简称误差。在单位反馈 情况下，误差值也就是偏差值，二者是相等的。 扰动信号：简称扰动或干扰，它与控制作用相反，是一种不希望的、影响系统 输出的不利因素。扰动信号既可来自系统内部，又可来自系统外部，前者称为 内部扰动，后者称为外部扰动。 外部扰动是不希望的输入信号。
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现代控制（1950-Now）
现代控制起源于冷战时期的 军备竞赛，如导弹(发射，操 纵，指导及跟踪)，卫星，航 天器和星球大战，以及计算 机技术的出现
《控制工程基础》习题集(浓缩24页)
第一部分：单选题1.自动控制系统的反馈环节中必须具有[ ] a.给定元件 b ．检测元件 c ．放大元件 d ．执行元件2. 在直流电动机的电枢回路中，以电流为输出，电压为输入，两者之间的传递函数是[ ] a ．比例环节 b ．积分环节 c ．惯性环节 d ．微分环节3. 如果系统不稳定，则系统 [ ]a.不能工作 b ．可以工作，但稳态误差很大c ．可以工作，但过渡过程时间很长d ．可以正常工作4. 在转速、电流双闭环调速系统中，速度调节器通常采用[ ]调节器。
a ．比例 b ．比例积分 c ．比例微分 d ．比例积分微分5.单位阶跃函数1(t)的拉氏变换式L[1(t)]为[ ]：a ．S b. S 1c. 21Sd. S 26. 在直流电动机的电枢回路中，以电流为输出，电压为输入，两者之间的传递函数是[ ] A ．比例环节 B ．积分环节 C ．惯性环节 D ．微分环节 7．如果系统不稳定，则系统 [ ]A. 不能工作 B ．可以工作，但稳态误差很大C ．可以工作，但过渡过程时间很长D ．可以正常工作8. 已知串联校正网络(最小相位环节)的渐近对数幅频特性如下图所示。
试判断该环节的相位特性是[ ]：[ ]调节器。
[ ]：C. 相位滞后－超前D. 相位超前－滞后12. 开环增益K 增加，系统的稳定性（ ）：A ．变好 B. 变坏 C. 不变 D. 不一定13. 开环传递函数的积分环节v 增加，系统的稳定性（ ）：A ．变好 B. 变坏 C. 不变 D. 不一定14. 已知 f(t)=0.5t+1，其L[f(t)]=( ):A ．S+0.5S 2 B. 0.5S 2 C. S S1212 D. S 2115.自动控制系统的反馈环节中必须具有（ ）：A.给定元件 B ．检测元件 C ．放大元件 D ．执行元件16.PD 调节器是一种（ ）校正装置。
A ．相位超前 B. 相位滞后 C. 相位滞后－超前 D. 相位超前－滞后17.已知最小相位系统的开环对数幅频特性曲线的渐近线如下图所示，试确定其开环增益K （ ）。
机械工程控制基础教学大纲
机械工程控制基础教学大纲(实用版)编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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机械工程控制基础题库5
1. 开环增益 K 增加，系统的稳定性（ c ）：
A．变好 B. 变坏 C. 不变 D. 不一定
2. 开环传递函数的积分环节 v 增加，系统的稳定性（ ）：
A．变好 B. 变坏 C. 不变 D. 不一定
3.已知系统的特征方程为 S3+S2+τS+5=0，则系统稳定的τ值范围为
（ c ）。
τ>0； B. τ<0 ； C. τ>5 ； D. 0<τ<5
22.最小相位系统和非最小相位系统。
23.奈奎斯特稳定性判据。
24. 频域分析中如何来表征系统的稳定程度。
25. 设有一系统其超调量σ%=20%，调整时间 t =0.5 秒，求系统的相 s
位裕度γ和剪切频率ω 。 0
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26.利用劳斯稳定判据，确定下图所示系统的稳定性。
27. 利用劳斯稳定判据，确定下图所示系统的稳定性。
28.下图所示潜艇潜水深度控制系统方块图。试应用劳斯稳定判据分 析该系统的稳定性。
29. 已知高阶系统的特征方程为
s6+2s5+8s4+12s3+20s2+16s+16=0
试求特征根。
30.为使具有特征方程 D(S)=S3+dS2+(d+3)S+7=0 的系统稳定，求ｄ的
取值范围。
31.某典型二阶系统的开环传递函数为
G(S) =
K
试求当Ｋ为多少时，闭环系统稳定。
(0.1S + 1)(0.5S + 1)(S + 1)
34. 设单位反馈系统的开环传递函数为 G（s）=(as+1)/s2，试确定使
控制工程-234页PPT
可加性： f(x 1 x 2 ) f(x 1 ) f(x 2 )
齐次性： f(x)f(x)
或： f(x 1 x 2 ) f( x 1 ) f( x 2 )
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第二章 数学模型
非线性系统
用非线性微分方程描述的系统。非线性系统不 满足叠加原理。
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第二章 数学模型
实例：液位系统的线性化
Ad dH t(t)H(t)qi(t) 节流阀
解：稳态时：
qi(t)
qi0qo0, H0qi0
H(t)
节流阀
非线性项 H (t) 的泰勒展开为：
液位系统 qo(t)
H H 0 d dH H H 0(H H 0) 2 1 !d d 2 H 2H H 0(H H 0)2
数学模型应能反映系统内在的本质特征，同时
应对模型的简洁性和精确性进行折衷考虑。
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第二章 数学模型
对控制系统的哪些部分建模
被控对象
干扰/破坏
执行器 传感器
目标任务
控制器
干扰
干扰/破坏
执行器
建模的三个要素
建立数学模型 获取参数 验证模型
传感(感知)
干扰/破坏
干扰/破坏
fC
(t)
C
d dt
xo
(t)
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第二章 数学模型
m d d2 2txo(t)C d dxto(t)Ko(tx )fi(t)
式中，m、C、K通常均为常数，故机械平移系 统可以由二阶常系数微分方程描述。
显然，微分方程的系数取决于系统的结构参数， 而阶次等于系统中独立储能元件（惯性质量、 弹簧）的数量。
机械设计基础教材
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F = 3×3–2×4 = 1
F = 3×4–2×5 = 2
n = 3
Pl= 4
n = 4
Pl = 5
如图1-12（a）：
如图1-12（b）：
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【例1-2】如图1-13所示，计算曲柄滑块机构的自由度。 活动构件数n=3低副数高副数
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平面机构运动简图的绘制
绘制机构运动简图的步骤：（1）分析机构的组成，观察相对运动关系，了解其工作原理。（2）确定所有的构件（数目与形状）、运动副（数目和类型）。（3）选择合理的位置，能充分反映机构的特性。（4）确定比例尺 （5）用规定的符号和线条绘制成机构运动简图。
1. 机构运动简图的定义
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运动副及构件的表示方法
1．构件构件均用直线或小方块来表示，如图1-6示。
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2．转动副
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3．移动副 如图1-8所示，注意移动副的导路应与两构件相对移动的方向一致。
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4．高副两构件组成高副时的相对运动与这两个构件在接触处的轮廓形状有直接关系，因此，在表示高副时必须画出两构件在接触处的曲线轮廓。如图1-8、图1-9所示为齿轮高副和凸轮高副的表示方法。
图1-4 （a）凸轮高副
平面机构中高副引入一个约束，保留两个自由度。
图1-4 （b）齿轮高副
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运动链与机构
运动链：两个以上的构件以运动副连接而构成的系统。如图1-5所示，若运动链中各构件首尾相连，则称之为闭式运动链，否则称为开式运动链。
期末复习题_机械控制工程考试试题与答案
复习题参考答案一、单项选择题1. 开环系统与闭环系统最本质的区别是（ A ）A.开环系统的输出对系统无控制作用，闭环系统的输出对系统有控制作用B.开环系统的输入对系统无控制作用，闭环系统的输入对系统有控制作用C.开环系统不一定有反馈回路，闭环系统有反馈回路D.开环系统不一定有反馈回路，闭环系统也不一定有反馈回路 2. 若f t t t (),,=⎧⎨⎩⎪00515≤＜≥，则L f t [()]=（ B ）A.ess- B.ess-5C.1sD.15se s3. 已知f t t ().,=+051其L f t [()]=（ C ） A.s s +052. B.052.s C.1212ss+D.12s4. 若f t te t ()=-2，则L f t [()]=（ B ） A.12s + B.122()s + C.12s -D.122()s -5. 线性系统与非线性系统的根本区别在于（ C ）A.线性系统微分方程的系数为常数，而非线性系统微分方程的系数为时变函数B.线性系统只有一个外加输入，而非线性系统有多个外加输入C.线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理D.线性系统在实际系统中普遍存在，而非线性系统在实际中存在较少 6. 系统方框图如图示，则该系统的开环传递函数为（ B ） A.1051s + B.2051s s +C.10251s s ()+D.2s7. 二阶系统的极点分别为s s 12054=-=-.,，系统增益为5，则其传递函数为（ D ）A.2054(.)()s s -- B.2054(.)()s s ++C.5054(.)()s s ++D.10054(.)()s s ++8. 某系统的传递函数为2s 5)s (G +=，则该系统的单位脉冲响应函数为（ A ）A.52et-B.5t()R s ()C s 1051s +2sC.52e tD.5t9. 二阶欠阻尼系统的上升时间t r 定义为（ C ）A.单位阶跃响应达到稳态值所需的时间B.单位阶跃响应从稳态值的10%上升到90%所需的时间C.单位阶跃响应从零第一次上升到稳态值时所需的时间D.单位阶跃响应达到其稳态值的50%所需的时间10. 系统类型λ、开环增益K 对系统稳态误差的影响为（ A ） A.系统型次λ越高，开环增益K 越大，系统稳态误差越小 B.系统型次λ越低，开环增益K 越大，系统稳态误差越小 C.系统型次λ越高，开环增益K 越小，系统稳态误差越小 D.系统型次λ越低，开环增益K 越小，系统稳态误差越小 11. 一系统的传递函数为G s K T s ()=+1，则该系统时间响应的快速性（ C ）A.与K 有关B.与K 和T 有关C.与T 有关D.与输入信号大小有关 12. 一闭环系统的开环传递函数为G s s s s s ()()()()=+++83232，则该系统为（ C ）A.0型系统，开环增益为8B.I 型系统，开环增益为8C.I 型系统，开环增益为4D.0型系统，开环增益为413. 瞬态响应的性能指标是根据哪一种输入信号作用下的瞬态响应定义的（ B ） A.单位脉冲函数 B.单位阶跃函数 C.单位正弦函数 D.单位斜坡函数 14.二阶系统的传递函数为G s K s s ()=++2212，当K 增大时，其（ C ）A.无阻尼自然频率ωn 增大，阻尼比ζ增大B.无阻尼自然频率ωn 增大，阻尼比ζ减小C.无阻尼自然频率ωn 减小，阻尼比ζ减小D.无阻尼自然频率ωn 减小，阻尼比ζ增大15. 所谓最小相位系统是指（ B ）A.系统传递函数的极点均在S 平面左半平面B.系统开环传递函数的所有零点和极点均在S 平面左半平面C.系统闭环传递函数的所有零点和极点均在S 平面右半平面D.系统开环传递函数的所有零点和极点均在S 平面右半平面 16. 一系统的传递函数为G s s ()=+102，则其截止频率ωb 为（ A ）A. 2rad s /B.0.5rad s /C.5rad s /D.10rad s /17. 一系统的传递函数为G s K s Ts ()()=+1，则其相位角ϕω()可表达为（ B ）A.--tg T 1ω B.-︒--901tg T ω C.901︒--tg T ωD.tg T -1ω18. 一系统的传递函数为G s s ()=+22，当输入r t t ()sin =22时，则其稳态输出的幅值为（ A ） A.2B.22/C.2D.419. 一单位反馈系统的开环传递函数为G s K s s s ()()()=++12，当K 增大时，对系统性能能的影响是（ A ） A.稳定性降低 B.频宽降低 C.阶跃输入误差增大 D.阶跃输入误差减小 20. 一单位反馈系统的开环Bode 图已知，其幅频特性在低频段是一条斜率为-20dB dec/的渐近直线，且延长线与0dB 线的交点频率为ωc =5，则当输入为r t t ().=05时，其稳态误差为（ A ） A.0.1 B.0.2 C.0 D.0.5 21. 利用乃奎斯特稳定性判据判断系统的稳定性时，Z P N =-中的Z 表示意义为（ D ） A.开环传递函数零点在S 左半平面的个数 B.开环传递函数零点在S 右半平面的个数 C.闭环传递函数零点在S 右半平面的个数 D.闭环特征方程的根在S 右半平面的个数22. 关于劳斯—胡尔维茨稳定性判据和乃奎斯特稳定性判据，以下叙述中正确的是（ B ）A.劳斯—胡尔维茨判据属代数判据，是用来判断开环系统稳定性的B.乃奎斯特判据属几何判据，是用来判断闭环系统稳定性的C.乃奎斯特判据是用来判断开环系统稳定性的D.以上叙述均不正确23.以下频域性能指标中根据开环系统来定义的是（ D ） A.截止频率ωb B.谐振频率ωr 与谐振峰值M r C.频带宽度 D.相位裕量γ与幅值裕量kg 24. 一单位反馈系统的开环传递函数为G s K s s K ()()=+，则该系统稳定的K 值范围为（ A ）A.K ＞0B.K ＞1C.0＜K ＜10D. K ＞－1 25. 对于开环频率特性曲线与闭环系统性能之间的关系，以下叙述中不正确的有（ A ） A.开环频率特性的低频段表征了闭环系统的稳定性 B.中频段表征了闭环系统的动态特性 C.高频段表征了闭环系统的抗干扰能力D.低频段的增益应充分大，以保证稳态误差的要求26. 以下性能指标中不能反映系统响应速度的指标为（ D ） A.上升时间t r B.调整时间t s C.幅值穿越频率ωcD.相位穿越频率ωg27. 当系统采用串联校正时，校正环节为G s s s c ()=++121，则该校正环节对系统性能的影响是（ D ）A.增大开环幅值穿越频率ωcB.增大稳态误差C.减小稳态误差D.稳态误差不变，响应速度降低 28. 串联校正环节G s A s B s c ()=++11，关于A 与B 之间关系的正确描述为（ A ）A.若G c (s)为超前校正环节，则A ＞B ＞0B.若G c (s)为滞后校正环节，则A ＞B ＞0C.若G c (s)为超前—滞后校正环节，则A ≠BD.若G c (s)为PID 校正环节，则A=0，B ＞0 29.适合应用传递函数描述的系统是：（ A ）A 、单输入，单输出的线性定常系统；B 、单输入，单输出的线性时变系统；C 、单输入，单输出的定常系统；D 、非线性系统。
《CADCAM原理及应用》第1章
市场需求分析
产品概念设计
产品设计
管理与协调
生产准备
服务
销售
质量控制
生产制造
利用计算机完成各个环节的工作成为CAD/CAM
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从产品制造的过程理解CAD/CAM
几点说明：
1、计算机技术只能解决信息的查询与统计，信息的管理、
重复而繁琐的工作等，而并不能代替人的工作，特别是 创造性的工作。 2、现代制造概念很大，本书CAD/CAM的概念只涉及到产
CAD/CAM的基本功能。
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CAD/CAM的基本功能
3、信息存储与管理 设计与制造过程会产生大量、种类繁多的数据，如设 计分析数据、工艺数据、制造数据、管理数据等。数 据类型有图形图像、文字数字、声音、视频等；有结 构化和非结构化的数据；有动态和静态数据等。怎样 将CAD/CAM系统产生这些大量的电子信息存储与管理好，
是CAD/CAM的必备功能。采用工程数据库。
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CAD/CAM的基本功能
4、工程计算分析与优化
工程分析和几何计算：计算体积、重心、转动惯量等几何特 性和物理特性；
结构分析：应力、温度、位移计算；
图形处理中的矩阵计算；
工艺规程设计中的工艺参数计算；
5、工程信息传输与交换 信息交换有CAD/CAM系统与其他系统的信息交换和同一 CAD/CAM系统中不同功能模块的信息交换。
CAD/CAM技术的新发展
企业未来力呈现的特点对CAD/CAM系统的要求
1、 集成化，2、智能化，3、网络化，4、分布并行 处理，5、综合技术的产品开发，6、虚拟现实技术，7、
人机工程。
CAD/CAM新方向