控制工程基础期末复习及例题课件

误差传递函数
E(s) Xi (s)
1+G(s1)H(s）
学习交流PPT
21
第3章 系统的数学模型
第3章 系统的数学模型
例：求如图所示控制系统的传递函数。
学习交流PPT
22
第3章 系统的数学模型
学习交流PPT
23
第4章 系统的时域分析
时间响应：系统在输入信号作用下其输出随时间变化 的规律。时间响应分为两部分：瞬态响应和稳态响应。 瞬态响应：系统受到外加作用激励后，从初始状态到 最终状态的响应过程，又称动态过程、瞬态过程。
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
学习交流PPT
10
第1章 绪论
6. 控制系统的基本要求
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。
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
学习交流PPT
14
第2章 拉斯变换的数学方法
拉氏反变换
f(t)21πjjjF(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
学习交流PPT
15
第2章 拉斯变换的数学方法
例：求 F(s)(s2s)2(3s1) 的原函数。
解：
F(s)(sK 121)2sK 122sK 21 K11(s2 s) 2(3s1)(s2)2s21
f (t) L1[F (s)] te2t 2e2t 2et (t 2)e2t 2et
K 12 d ds (s2 s) 2(3 s1)(s2)2 s22
学习交流PPT
17
第3章 系统的数学模型
第3章 系统的数学模型
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
学习交流PPT
18
第3章 系统的数学模型
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。
学习交流PPT
9
第1章 绪论
4.控制论的本质
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。
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
Hale Waihona Puke Baidu
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 )
综合成绩：平时20% + 实验10%+末考70%
学习交流PPT
2
学习交流PPT
3
学习交流PPT
4
学习交流PPT
5
学习交流PPT
6
学习交流PPT
7
控制工程基础课程结构
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
设计
对控制系统的基本要求
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。
学习交流PPT
11
第1章 绪论
课程结构体系
➢ 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
学习交流PPT
12
第2章 拉斯变换的数学方法
拉普拉斯变换的定义
F (s)L f(t)f(t)esd tt 0
第3章 系统的数学模型
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）
学习交流PPT
19
第3章 系统的数学模型
第3章 系统的数学模型
学习交流PPT
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
学习交流PPT
8
第1章 绪论
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。
K 2 F (s)(s 1 )s 12
F(s)(s 12)2s 22s2 1
学习交流PPT
16
第3章 系统的数学模型
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。
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。
20
第3章 系统的数学模型
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)
开环传递函数 GK(s)EB((ss))G(s)H(s)
控制工程基础
课程总结
学习交流PPT
1
关于“控制工程基础”课程考核说明
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
2j c o s 1 ( e j e j )
2
学习交流PPT
13
第2章 拉斯变换的数学方法
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 aft ( t) F ( s a )