1、.機(jī)械工程控制基礎(chǔ)1.輸入量 : 給定量稱為輸入量。2.輸出量 :被控量稱為輸出量。3.反饋 :就是指將輸出量全部或部分返回到輸入端，并與輸入量比較。4.偏差 :比較的結(jié)果稱為偏差。5.干擾：偶然的無法加入人為控制的信號。它也是一種輸入信號，通常對系統(tǒng)的輸出產(chǎn)生不利影響。6.系統(tǒng)：相互作用的各部分組成的具有一定功能的整體。7.系統(tǒng)分類：按反饋情況：開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)；按輸出量的變化規(guī)律：自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、隨動(dòng)系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)；按信號類型：連續(xù)控制系統(tǒng)和離散控制系統(tǒng)；按系統(tǒng)的性質(zhì)：線性控制系統(tǒng)和非線性控制系統(tǒng)；按參數(shù)的變化情況： 定常系統(tǒng)和時(shí)變系統(tǒng)； 按被控量： 位移控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)

2、和速度控制系統(tǒng)。8.機(jī)械工程控制論的研究對象：它研究的是機(jī)械工程廣義系統(tǒng)在一定的外界條件（即輸入或激勵(lì)、干擾）作用下，從系統(tǒng)的一定的初始狀態(tài)出發(fā)，所經(jīng)歷的由其部的固有特性（即由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與參數(shù)所決定的特性）所決定的整個(gè)動(dòng)態(tài)歷程；研究這一系統(tǒng)及其輸入、輸出三者之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系廣義系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)問題。9.會分析簡單系統(tǒng)的工作原理。10. 拉普拉斯變換：若一個(gè)時(shí)間函數(shù)?（ t ），稱為原函數(shù)，經(jīng)過下式計(jì)算轉(zhuǎn)換為象函數(shù)F(s)：,記為稱 F(s)為? (t)的 Laplace 變換其中算子 s=+ j 為復(fù)數(shù)。11.常用的拉氏變換表12.拉氏變換的主要定理（特別是線性定理、微分定理）（ 1）比例定理（很重

3、要，系統(tǒng)微分方程進(jìn)行拉氏變換常用）輸出量不失真、無慣性、快速地跟隨輸入量，兩者成比例關(guān)系。.13.線性系統(tǒng)：系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型都是線性關(guān)系。14.線性定常系統(tǒng)：用線性常微分方程描述的系統(tǒng)。15.疊加原理：系統(tǒng)在幾個(gè)外加作用下所產(chǎn)生的響應(yīng)，等于各個(gè)外加作用單獨(dú)作用的響應(yīng)之和。疊加原理有兩重含義：均勻性（齊次性）和可疊加性。疊加原理有兩重含義：均勻性（齊次性）和可疊加性。這個(gè)原理是說，多個(gè)輸入同時(shí)作用于線性系統(tǒng)的總響應(yīng)，等于各個(gè)輸入單獨(dú)作用時(shí)分別產(chǎn)生的響應(yīng)之和，且輸入增大若干倍時(shí)，其輸出亦增樣的倍數(shù)。系統(tǒng)對輸入信號的微分和積分的響應(yīng)等于系統(tǒng)對輸入信號的響應(yīng)的微分和積分。16.線性時(shí)變系統(tǒng)：描述系統(tǒng)的線

4、性微分方程的系數(shù)為時(shí)間的函數(shù)。17.傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)是經(jīng)典控制論中對線性系統(tǒng)進(jìn)行分析、研究與綜合的重要數(shù)學(xué)模型形式。18.數(shù)學(xué)模型：描述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式，稱為系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，它揭示了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其參數(shù)與系統(tǒng)性能之間的在關(guān)系。19.傳遞函數(shù)的定義：線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，是初始條件為零時(shí)，系統(tǒng)輸出的拉氏變換比輸入的拉氏變換。20.典型環(huán)節(jié)的基本性質(zhì)及主要參數(shù)（特別是時(shí)間常數(shù)、無阻尼固有頻率、阻尼比）的含義：（ 1）比例環(huán)節(jié)：輸出量不失真、無慣性、快速地跟隨輸入量，兩者成比例關(guān)系。K比例系數(shù)，等于輸出量與輸入量之比。（ 2）微分環(huán)節(jié)：在物理系統(tǒng)中微分環(huán)節(jié)不獨(dú)立存在，而是和其它環(huán)節(jié)一起出現(xiàn)。

5、微分環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)在物理系統(tǒng)中微分環(huán)節(jié)不獨(dú)立存在，而是和其它環(huán)節(jié)一起出現(xiàn)。（ 3）積分環(huán)節(jié)：輸出量正比于輸入量對時(shí)間的積分。T積分環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)。（ 4）振蕩環(huán)節(jié)：含有兩個(gè)獨(dú)立的儲能元件，且所存儲的能量能夠相互轉(zhuǎn)換，從而導(dǎo)致輸出帶有振蕩的性質(zhì)，運(yùn)動(dòng)方程為：T振蕩環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù).阻尼比，對于振蕩環(huán)節(jié)， 0< <1K比例系數(shù)n 稱為無阻尼固有頻率。21.會識別系統(tǒng)傳遞函數(shù)的方框圖22.系統(tǒng)傳遞函數(shù)方框圖是系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的圖解形式。可以形象直觀地描述系統(tǒng)中各元件間的相互關(guān)系及其功能以及信號在系統(tǒng)中的傳遞、變換過程。23.任何系統(tǒng)都可以由信號線、函數(shù)方框、信號引出點(diǎn)及求和點(diǎn)組成的方框圖來表示

6、。24.一般系統(tǒng)方框圖簡化方法： （ 1)明確系統(tǒng)的輸入和輸出。對于多輸入多輸出系統(tǒng)，針對每個(gè)輸入及其引起的輸出分別進(jìn)行化簡； （ 2）若系統(tǒng)傳遞函數(shù)方框圖無交叉回路，則根據(jù)環(huán)節(jié)串聯(lián)，并聯(lián)和反饋連接的等效運(yùn)算法則從里到外進(jìn)行簡化；（3）若系統(tǒng)傳遞函數(shù)方框圖有交叉回路，則根據(jù)相加點(diǎn)、分支點(diǎn)等移動(dòng)規(guī)則消除交叉回路，然后按每（2）步進(jìn)行化簡；注意：分支點(diǎn)和相加點(diǎn)之間不能相互移動(dòng)。25.時(shí)間響應(yīng)：時(shí)間響應(yīng)指的是在控制系統(tǒng)的輸入作用下，被控制量（即系統(tǒng)輸出）隨時(shí)間的變化情況。26.瞬態(tài)響應(yīng)：瞬態(tài)響應(yīng)是指在某一輸入信號的作用下，系統(tǒng)的輸出量從初始狀態(tài)到穩(wěn)定狀態(tài)的過渡過程27.穩(wěn)態(tài)響應(yīng)：穩(wěn)態(tài)響應(yīng)是指在t 時(shí)

7、，系統(tǒng)的輸出狀態(tài)y（t）。28.系統(tǒng)的響應(yīng)取決于傳遞函數(shù)、初始條件和輸入信號。29.典型輸入信號（單位階躍、單位脈沖、正弦）的數(shù)學(xué)表達(dá)式及圖形表達(dá)（ 1）單位階躍信號.（ 2）單位脈沖信號（ 3）單位正弦信號30.上升時(shí)間、峰值時(shí)間、調(diào)整時(shí)間反映系統(tǒng)快速性；最大超調(diào)量、震蕩次數(shù)反映平穩(wěn)性31.上升時(shí)間：響應(yīng)曲線從穩(wěn)態(tài)值的10上升到 90%, 或從 0 上升到 100所用的時(shí)間都稱為上升時(shí)間。對于欠阻尼的振蕩環(huán)節(jié)，常采取0100的上升時(shí)間。對于過阻尼情況通常采取10 90的上升時(shí)間。.32.峰值時(shí)間 :把響應(yīng)曲線達(dá)到第一個(gè)峰值所需要的時(shí)間定義為峰值時(shí)間。33. 最大超調(diào)量 :最大超調(diào)量是響應(yīng)曲線

8、上超出穩(wěn)態(tài)值的最大偏離量，對于衰減振蕩曲線，最大超調(diào)量發(fā)生在第一個(gè)峰值處。34.調(diào)整時(shí)間 :在響應(yīng)曲線的穩(wěn)態(tài)值附近取穩(wěn)態(tài)值的±5%或±2%作為誤差帶（即允許誤差=0.05 或 =0.02 ），響應(yīng)曲線達(dá)到并不超出誤差帶圍，所需要的最小時(shí)間稱為調(diào)整時(shí)間。35.振蕩次數(shù)：把在過渡過程調(diào)整時(shí)間0t ts x0（t）穿越其穩(wěn)態(tài)值x（）的次數(shù)的一半定義為振蕩次數(shù)。.36.用三階或三階以上的微分方程描述的系統(tǒng)叫做高階系統(tǒng)。37.這種距虛軸最近的極點(diǎn)稱為“主導(dǎo)極點(diǎn)”，它們經(jīng)常以共軛復(fù)數(shù)的形式成對出現(xiàn)。應(yīng)用主導(dǎo)極點(diǎn)分析高階系統(tǒng)的過渡過程，實(shí)質(zhì)上就是把高階系統(tǒng)近似作為二階振蕩系統(tǒng)來處理，這樣

9、就大大簡化了系統(tǒng)的分析和綜合工作。38.機(jī)械控制系統(tǒng)性能要求穩(wěn)定、快速、準(zhǔn)確（簡稱穩(wěn)、準(zhǔn)、快）。39.通常，系統(tǒng)的性能指標(biāo)是根據(jù)欠阻尼狀態(tài)下的二階環(huán)節(jié)對單位階躍輸入的響應(yīng)給出。40. 減小和消除穩(wěn)態(tài)誤差的方法：提高系統(tǒng)的開環(huán)增益；增加開環(huán)傳遞函數(shù)中積分環(huán)節(jié)(但受到系統(tǒng)穩(wěn)定性的制約 )41.進(jìn)行穩(wěn)態(tài)誤差分析、 根據(jù)積分環(huán)節(jié)個(gè)數(shù)劃分系統(tǒng)：系統(tǒng)在輸入信號作用下，時(shí)間響應(yīng)的瞬態(tài)分量反映了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能（快速性及平穩(wěn)性），而穩(wěn)態(tài)分量的值的反映了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。42.系統(tǒng)頻率響應(yīng)：頻率響應(yīng)是指系統(tǒng)對正弦輸入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。43.頻率特性：頻率特性分析是通過分析不同諧波輸入時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)來表示系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。系

10、統(tǒng)的頻率特性為輸出和輸入的傅立葉（傅氏）變換之比。44.= G（j）式中：G(jw)是在系統(tǒng)傳遞函數(shù)G（ s）中令s=j得，G（j）稱為系統(tǒng)的頻率特性，|G（j）|和 G（ j）分別表示頻率特性的幅值和相位角。當(dāng)從 0 變化到時(shí)， |G（ j）| 和 G（j）的變化情況分別稱為系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性，總稱為頻率特性。45.在經(jīng)典控制理論疇， 頻域分析法比時(shí)域分析法簡單。因?yàn)樗粌H可以方便地研究參數(shù)變化對系統(tǒng)性能的影響，而且可方便地研究系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并可直接在頻域中對系統(tǒng)進(jìn)行校正和綜合，以改善性能。.46.分貝 :對數(shù)幅拼圖中的縱坐標(biāo)采用均勻分度，坐標(biāo)值取G（j）幅值的對數(shù)，坐標(biāo)值為L（）=2

11、0lg|G （j）|，其單位稱作分貝，記作dB。47.最小相位系統(tǒng)：若系統(tǒng)傳遞函數(shù)G（s）的所有零點(diǎn)和極點(diǎn)均在s 平面的左半平面，則該系統(tǒng)稱為最小相為系統(tǒng)48.閉環(huán)頻率特性：閉環(huán)傳遞函數(shù)F（s）為：（ 5-35 ），則 F（ j）稱作閉環(huán)頻率特性。49.伯德圖的特點(diǎn)：（ 1）可以將幅值相乘轉(zhuǎn)變?yōu)榉迪嗉樱阌诶L制多個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)組成的系統(tǒng)的對數(shù)頻率特性圖；（2）可采用漸近線近似的作圖方法繪制對數(shù)幅頻圖，簡單方便，尤其是在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、校正及系統(tǒng)辨識等方便，優(yōu)點(diǎn)更為突出；（3）如前所述對數(shù)分度有效地?cái)U(kuò)展了頻率圍，尤其是低頻段的擴(kuò)展，對工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有重要意義。50.奈奎斯特圖的特點(diǎn)：（1）當(dāng)=0 時(shí)

12、，乃奎斯特圖的起始點(diǎn)取決于系統(tǒng)的型次。 （2）當(dāng)= 時(shí)，若 n>m ，乃奎琳斯特圖以順時(shí)針方向收斂于原點(diǎn)，即幅值為零，相位角與分子和分母的階次之差有關(guān)。（3）當(dāng) G（ s）含有零點(diǎn)時(shí)，其頻率特性 G（j）的相位將不隨單調(diào)減，乃奎斯特圖會產(chǎn)生“變形”或“彎曲”，具體畫法G與（j）各環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)有關(guān)。.51.頻域性能指標(biāo)：（ 1）諧振峰值：當(dāng) =0 的幅值為 M（ 0） =1 時(shí)， M（）的最大值 Mr 稱作諧振峰值。即：若 M（0） 1，則諧振峰值為 Mr=Mmax （r） /M （ 0），又稱相對諧振峰值，若取分貝值，則：20lgMr=20lgMmax （r）-20lgM （ 0）（

13、2）諧振頻率：在諧振峰值處的頻率r 稱為諧振頻率。（ 3）截止頻率：截止頻率是指系統(tǒng)閉環(huán)頻率特性的對數(shù)幅值下降到其零頻率幅值以下3dB 時(shí)的頻率。即： 20lgM （b）=20lgM （ 0） -3=20lgM （ 0） / 2（ 4）頻寬：系統(tǒng)的頻寬：指從0 到b 的頻率圍。52.控制系統(tǒng)穩(wěn)定性：控制系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中，總會受到外部和部的擾動(dòng)。如果系統(tǒng)不穩(wěn)定，就會在任何微小的擾動(dòng)的作用下偏離原來的平衡狀態(tài)，并隨時(shí)間的推移而發(fā)散。53. 系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件及必要條件 : 線性控制系統(tǒng)穩(wěn)定的 充要條件 是系統(tǒng)特征方程的所有根具有負(fù)的實(shí)部；或特征根全部在 s 平面的左半平面。系統(tǒng)穩(wěn)定的 必要條件 。（1）特征方程的各項(xiàng)系數(shù)都不為零。（2）特征方程的各項(xiàng)系數(shù)的符號相同。54. 反映系統(tǒng)相對穩(wěn)定性的相位裕量 :在開環(huán)奈奎斯特圖上，從原點(diǎn)到奈奎斯