目录

  • 1 第一单元
    • 1.1 控制理论在工程中的应用和发展
    • 1.2 控制系统的基本概念
    • 1.3 控制工程在机械制造工业中的应用
    • 1.4 控制系统的动态数学模型概述
  • 2 第二单元
    • 2.1 基本环节的数学模型
    • 2.2 数学模型的线性化
    • 2.3 拉氏变换及反变换
    • 2.4 传递函数及简单环节的传递函数
    • 2.5 系统函数方块图及其简化
    • 2.6 系统信号流图及梅逊公式
    • 2.7 受控机械对象数学模型及绘制实际机电系统的函数方块图
  • 3 第三单元
    • 3.1 时域响应以及典型输入信号
    • 3.2 一阶系统的瞬态响应
    • 3.3 二阶系统的瞬态响应
    • 3.4 时域分析性能指标
    • 3.5 时域瞬态响应的实验方法
  • 4 第四单元
    • 4.1 机电系统频率特性的概念及其基本实验方法
    • 4.2 频率特性的几何表示方法
    • 4.3 乃氏图
    • 4.4 伯德图
    • 4.5 典型环节与开环系统的频率特性
    • 4.6 由频率特性曲线求传递函数
    • 4.7 由单位脉冲响应求系统频率特性
    • 4.8 系统闭环频率特性
    • 4.9 机械系统动刚度的概念
  • 5 第五单元
    • 5.1 系统稳定性的基本概念
    • 5.2 系统稳定的充要条件
    • 5.3 代数稳定性判据
    • 5.4 乃奎斯特稳定性判据
    • 5.5 乃奎斯特稳定判据分析系统稳定性
    • 5.6 伯德图判断系统稳定性
    • 5.7 稳定裕度
    • 5.8 控制系统频域设计
    • 5.9 控制系统相对稳定性
  • 6 第六单元
    • 6.1 稳态误差的基本概念
    • 6.2 输入及干扰引起的稳态误差
    • 6.3 减小稳态误差的途径及动态误差系数
  • 7 第七单元
    • 7.1 系统的性能指标
    • 7.2 系统的校正概述
    • 7.3 串联校正
    • 7.4 反馈校正
    • 7.5 用频率法对控制系统进行综合与校正
    • 7.6 控制系统综合校正举例
  • 8 第九单元
    • 8.1 概述
    • 8.2 相平面法
    • 8.3 描述函数法
  • 9 第十单元
    • 9.1 实验一
    • 9.2 实验二
    • 9.3 复习
拉氏变换及反变换


利用微分方程表达的数学模型形式,手算是非常繁琐的。拉普拉斯变换能够用相对简单的代数方程来取代复杂的微分方程,从而简化了微分方程的求解过程。

1.拉氏变换

其中:

(1)f(t)随着时间增长比不上负指数函数随时间的衰减;

(2)拉氏变换,对t积分后,称为关于s的函数;

(3)s是复变数,有实部和虚部。

拉氏变换需满足的条件:

(1)f(t)在任一有限区间,分段连续,只有有限个间断点;

(2)有限性,即时间趋近于无穷大时,f(t)收敛于某一个数,比不上负指数函数衰减。

2.拉氏反变换

是把象函数变换为原函数。积分上下限是复数,对s积分,成为t的函数。

这是复变函数的积分,一般难以直接计算。通常用查拉氏表的方法求拉氏反变换。如果F(s)在表中不能直接查到,则需将F(s)展开成部分分式,再对每项求拉氏反变换,将各反变换的函数相加,就得到F(s)的原函数。

注意:

3.拉氏变换的常用定理

4.简单函数的拉氏变换

5.常用函数的拉氏变换表

6.拉氏反变换的部分分式法

在一般机电控制系统中,通常遇到如下形式的有理分式:

根据极点的不同,可以分成三种情况讨论分析。

7.借助拉氏变换求解常系数线性微分方程

一般步骤是:

(1)对线性微分方程的每一项进行拉氏变换,使微分方程变成以s变量的代数方程;

(2)求解代数方程,得到输出变量象函数的表达式;

(3)将象函数展开成部分分式

(4)对部分分式进行拉氏反变换,得到微分方程的解。

本节必看视频(其中第二段视频包含下一节传递函数的部分内容,请注意):