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
系统函数方块图及其简化

通常用微分方程来描述包含自动控制环节的动态物理系统。

引入拉氏变换之后,求解微分方程简化为求解代数方程

由于控制系统着眼于对特定变量的控制,因此,必须将控制变量和受控变量联系起来,并弄清楚它们之间的关系。

传递函数表示的正是输入变量和输出变量之间的这种关系。可见,传递函数时控制工程的一个重要分析工具。它也为表示系统变量之间相互关系的其他图示化模型提供了便利。

系统结构图模型(方块图)就是这样一种广泛应用于控制工程的图示化模型,是控制系统的动态数学模型的图解形式。

结构图由单向的功能方块组成这些方块代表了变量的传递函数

控制系统的框图包含四种基本单元信号线、引出点(测量点)、比较点(或综合点)和方框(方块或环节)。系统框图可按照如下步骤进行绘制:

(1)考虑负载效应,建立系统各元部件的微分方程;

(2)对各微分方程进行拉氏变换,写出其传递函数并画出响应的环节单元和比较点单元;

(3)按系统中各变量的传递顺序,依次将各元件的框图连接起来;置系统的输入变量于左端,输出变量于右端,得到系统的框图(方块图)

1.框图的基本单元

(1)信号线

(2)信号引出点(测量点)

(3)比较点(综合点)

(4)函数方块(环节)

任何系统都可以由信号线、函数方块、信号引出点及求和点组成的方框图表示。


2.示例

3.框图(方块图)简化


(1)串联

(2)并联

(3)反馈

4.主要的结构图(方块图)简化规则:

结构图中方块之间的基本连接方式有串联、并联、反馈三种。其相应的基本运算法则为


(1)串联框图的等效传递函数等于各个方块传递函数的乘积;


(2)并联框图的等效传递函数等于各个方框传递函数的代数和;


(3)反馈连接的等效传递函数为

5.示例


求解系统的传递函数

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