控制工程基础期末复习及例题精选ppt
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2j c o s 1 ( e j e j )
2
13
第2章 拉斯变换的数学方法
控制工程基础总结
拉氏变换的定理
L f 1 ( t ) f 2 ( t ) F 1 ( s ) F 2 ( s )
Lf(ta)easF(s) lim f(t)lim sF (s)
t
s 0
L e af( tt) F ( s a )
控制工程基础总结
控制工程基础
课程总结
1
关于“控制工程基础”课程考核说明 控制工程基础总结
考试题型：
第一部分（40分）： 填空题（20分） 、选择题 （20分）
第二部分（60分）： 1、已知象函数求原函数（用部分分式法） 2、求（直线运动）机械系统的传动函数 3、方框图简化 4、时域分析法（时间响应、性能指标等） 5、稳态误差的计算 6、频域分析法（频率响应、频率特性、Bode图） 7、系统稳定性判定
综合成绩：平时20% + 实验10%+末考70%
2
控制工程基础总结
3
控制工程基础总结
4
控制工程基础总结
5
控制工程基础总结
6
控制工程基础总结
7
控制工程基础课程结构
控制工程基础总结
控制系统 工作 控制系统 的组成 原理 的分类
PID校正
控制系统的概念 分析
滞后校正
控制系统
校正
常用校 正方式
Biblioteka Baidu
设计
对控制系统的基本要求
超前校正
滞后—— 超前校正
稳定性 准确性 快速性
时域分析法 频域分析法
8
第1章 绪论
控制工程基础总结
1.工作原理
首先检测输出量的实际值，将实际值与给定值（输入量）进 行比较得出偏差值,再用偏差值产生控制调节信号去消除偏差。
2.闭环控制系统的组成
闭环控制系统一般由给定元件、反馈元件、比较元件、放 大元件、执行元件及校正元件等组成。
机械工程控制论的主要研究以下内容： （1）系统分析 （2）最优控制 （3）最优设计 （4）系统识别 （5）滤波与预测
10
第1章 绪论
6. 控制系统的基本要求
控制工程基础总结
稳定性：
控制系统工作的首要条件。指动态过程的振荡倾向和 系统能够恢复平衡状态的能力。
快速性：
系统的输出量和输入量产生偏差时，消除这种偏差过 程的快速程度。
K 12 d ds (s2 s) 2(3 s1)(s2)2 s22
K 2 F (s)(s 1 )s 12
F(s)(s 12)2s 22s2 1
16
第3章 系统的数学模型
控制工程基础总结
主要内容：
系统微分方程的建立
传递函数
方块图及动态系统的构成
传递函数：
在零初始条件下，线性定常系统输出量的拉氏变换 与引起该输出的输入量的拉氏变换之比。
19
第3章 系统的数学模型
第3章控系制统工的程数基学础模总型结
20
第3章 系统的数学模型
控制工程基础总结
系统方框图的简化 方框图的运算法则
Xi(s)
E(s)
G(s)
Xo(s)
-
串联、并联及反馈连接
B(s)
H(s)
方框图的等效变换法则 求和点的移动 引出点的移动
Xo(s) G(s) Xi(s) 1+G(s)H(s)
象函数
拉氏变换符号
原函数 复变量
典型时间函数的拉普拉斯变换
L1(t) 1
s
L (t) 1
Lt
1 s2
L eat
1 sa
L
1 2
t
2
1 s3
Lsin t
s2 2
L t n
n! sn1
L cos t
s s2 2
欧拉公式
e j c o s j s i n e j c o s j s i n s i n 1 ( e j e j )
3.反馈的概念
输出量通过检测装置将信号返回输入端，并与输入量进行比 较的过程。
9
第1章 绪论
4.控制论的本质
控制工程基础总结
是通过信息的传递、加工处理并加以反馈来进行控制， 控制理论是信息学科的重要组成方面。
5.机械工程控制论
是以机械工程技术为对象的控制论问题，是研究这一工 程领域中广义系统的动力学问题，即研究系统及其输入、输 出之间的动态关系。
传递函数反映系统本身的动态特性，只与系统本身 的结构参数有关，与外界输入无关。
17
第3章 系统的数学模型
第3章控系制统工的程数基学础模总型结
传递函数的典型环节
比例环节：K
1 积分环节： s
一阶微分环节：Ts+1
二阶振荡环节：
1
T2s2 2Ts1
微分环节：s
二阶微分环节： T2s22Ts1
惯性环节： 1
Ts 1
延迟环节： e s
18
第3章 系统的数学模型
第3章控系制统工的程数基学础模总型结
例：试求如图所示机械系统的传递函数。其中，F(t)为系统的 输入外力，y(t)为系统的输出位移，M1和M2为质量块，K1和K2 为弹簧的弹性系数，B为阻尼器的阻尼系数。（忽略质量块重力作 用）（共10分）
L f (at)1F(s)
aa
lim f(t)lim sF (s)
t 0
s
Lt f(t)dF(s)
ds
Ldfd(tt)sF(s)f(0)
L f t(t)
F(s)ds
s
14
第2章 拉斯变换的数学方法
拉氏反变换
f(t) 1 2π
jjjF(s)estds
计算拉普拉斯反变换方法：
1. 查表法 2. 采用部分分式展开法
控制工程基础总结
15
第2章 拉斯变换的数学方法
控制工程基础总结
例：求 F(s)(s2s)2(3s1) 的原函数。
解：
F(s)(sK 121)2
K12 K2 s2 s1
K11(s2 s) 2(3s1)(s2)2s21
f (t) L1[F(s)] te2t 2e2t 2et (t 2)e2t 2et
准确性：
调整过程结束后系统的输出量与输入量之间的偏差。
11
第1章 绪论
课程结构体系
控制工程基础总结
➢ 分析控制系统：工作原理、动态特性、系统的稳定性、准 确性、快速性
➢ 设计控制系统：设计满足稳、准、快要求的系统，并加以 实现
12
第2章 拉斯变换的数学方法
控制工程基础总结
拉普拉斯变换的定义
F (s)L f(t)f(t)esd tt 0
开环传递函数 误差传递函数
B(s) GK(s)E(s)G(s)H(s)
E(s) Xi (s)
1+G(s1)H(s）
21
第3章 系统的数学模型
第3章控系制统工的程数基学础模总型结
例：求如图所示控制系统的传递函数。
22
第3章 系统的数学模型
控制工程基础总结
23
第4章 系统的时域分析
控制工程基础总结
2
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第2章 拉斯变换的数学方法
控制工程基础总结
拉氏变换的定理
L f 1 ( t ) f 2 ( t ) F 1 ( s ) F 2 ( s )
Lf(ta)easF(s) lim f(t)lim sF (s)
t
s 0
L e af( tt) F ( s a )
控制工程基础总结
控制工程基础
课程总结
1
关于“控制工程基础”课程考核说明 控制工程基础总结
考试题型：
第一部分（40分）： 填空题（20分） 、选择题 （20分）
第二部分（60分）： 1、已知象函数求原函数（用部分分式法） 2、求（直线运动）机械系统的传动函数 3、方框图简化 4、时域分析法（时间响应、性能指标等） 5、稳态误差的计算 6、频域分析法（频率响应、频率特性、Bode图） 7、系统稳定性判定
综合成绩：平时20% + 实验10%+末考70%
2
控制工程基础总结
3
控制工程基础总结
4
控制工程基础总结
5
控制工程基础总结
6
控制工程基础总结
7
控制工程基础课程结构
控制工程基础总结
控制系统 工作 控制系统 的组成 原理 的分类
PID校正
控制系统的概念 分析
滞后校正
控制系统
校正
常用校 正方式
Biblioteka Baidu
设计
对控制系统的基本要求
超前校正
滞后—— 超前校正
稳定性 准确性 快速性
时域分析法 频域分析法
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第1章 绪论
控制工程基础总结
1.工作原理
首先检测输出量的实际值，将实际值与给定值（输入量）进 行比较得出偏差值,再用偏差值产生控制调节信号去消除偏差。
2.闭环控制系统的组成
闭环控制系统一般由给定元件、反馈元件、比较元件、放 大元件、执行元件及校正元件等组成。
机械工程控制论的主要研究以下内容： （1）系统分析 （2）最优控制 （3）最优设计 （4）系统识别 （5）滤波与预测
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第1章 绪论
6. 控制系统的基本要求
控制工程基础总结
稳定性：
控制系统工作的首要条件。指动态过程的振荡倾向和 系统能够恢复平衡状态的能力。
快速性：
系统的输出量和输入量产生偏差时，消除这种偏差过 程的快速程度。
K 12 d ds (s2 s) 2(3 s1)(s2)2 s22
K 2 F (s)(s 1 )s 12
F(s)(s 12)2s 22s2 1
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第3章 系统的数学模型
控制工程基础总结
主要内容：
系统微分方程的建立
传递函数
方块图及动态系统的构成
传递函数：
在零初始条件下，线性定常系统输出量的拉氏变换 与引起该输出的输入量的拉氏变换之比。
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第3章 系统的数学模型
第3章控系制统工的程数基学础模总型结
20
第3章 系统的数学模型
控制工程基础总结
系统方框图的简化 方框图的运算法则
Xi(s)
E(s)
G(s)
Xo(s)
-
串联、并联及反馈连接
B(s)
H(s)
方框图的等效变换法则 求和点的移动 引出点的移动
Xo(s) G(s) Xi(s) 1+G(s)H(s)
象函数
拉氏变换符号
原函数 复变量
典型时间函数的拉普拉斯变换
L1(t) 1
s
L (t) 1
Lt
1 s2
L eat
1 sa
L
1 2
t
2
1 s3
Lsin t
s2 2
L t n
n! sn1
L cos t
s s2 2
欧拉公式
e j c o s j s i n e j c o s j s i n s i n 1 ( e j e j )
3.反馈的概念
输出量通过检测装置将信号返回输入端，并与输入量进行比 较的过程。
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第1章 绪论
4.控制论的本质
控制工程基础总结
是通过信息的传递、加工处理并加以反馈来进行控制， 控制理论是信息学科的重要组成方面。
5.机械工程控制论
是以机械工程技术为对象的控制论问题，是研究这一工 程领域中广义系统的动力学问题，即研究系统及其输入、输 出之间的动态关系。
传递函数反映系统本身的动态特性，只与系统本身 的结构参数有关，与外界输入无关。
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第3章 系统的数学模型
第3章控系制统工的程数基学础模总型结
传递函数的典型环节
比例环节：K
1 积分环节： s
一阶微分环节：Ts+1
二阶振荡环节：
1
T2s2 2Ts1
微分环节：s
二阶微分环节： T2s22Ts1
惯性环节： 1
Ts 1
延迟环节： e s
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第3章 系统的数学模型
第3章控系制统工的程数基学础模总型结
例：试求如图所示机械系统的传递函数。其中，F(t)为系统的 输入外力，y(t)为系统的输出位移，M1和M2为质量块，K1和K2 为弹簧的弹性系数，B为阻尼器的阻尼系数。（忽略质量块重力作 用）（共10分）
L f (at)1F(s)
aa
lim f(t)lim sF (s)
t 0
s
Lt f(t)dF(s)
ds
Ldfd(tt)sF(s)f(0)
L f t(t)
F(s)ds
s
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第2章 拉斯变换的数学方法
拉氏反变换
f(t) 1 2π
jjjF(s)estds
计算拉普拉斯反变换方法：
1. 查表法 2. 采用部分分式展开法
控制工程基础总结
15
第2章 拉斯变换的数学方法
控制工程基础总结
例：求 F(s)(s2s)2(3s1) 的原函数。
解：
F(s)(sK 121)2
K12 K2 s2 s1
K11(s2 s) 2(3s1)(s2)2s21
f (t) L1[F(s)] te2t 2e2t 2et (t 2)e2t 2et
准确性：
调整过程结束后系统的输出量与输入量之间的偏差。
11
第1章 绪论
课程结构体系
控制工程基础总结
➢ 分析控制系统：工作原理、动态特性、系统的稳定性、准 确性、快速性
➢ 设计控制系统：设计满足稳、准、快要求的系统，并加以 实现
12
第2章 拉斯变换的数学方法
控制工程基础总结
拉普拉斯变换的定义
F (s)L f(t)f(t)esd tt 0
开环传递函数 误差传递函数
B(s) GK(s)E(s)G(s)H(s)
E(s) Xi (s)
1+G(s1)H(s）
21
第3章 系统的数学模型
第3章控系制统工的程数基学础模总型结
例：求如图所示控制系统的传递函数。
22
第3章 系统的数学模型
控制工程基础总结
23
第4章 系统的时域分析
控制工程基础总结