特色专栏 > 机械控制

3.8控制系统的稳定性3.8控制系统的稳定性稳定性是控制系统最重要的特性之一。它表示了控制系统承受各种扰动，保持其预定工作状态的能力。不稳定的系统是无用的系统，只有稳定的系统才有可能获得实际应用。我们前几节讨论的控制系统动态特性，稳态特性分析计算方法，都是以系统稳定为前提的。3.8.1稳定性的定义图3.26（a）是一个...

自动控制理论_3.7 控制系统的数值分析

3.7控制系统的数值分析在控制系统的时域分析中，求取高阶系统的响应时间是一件十分困难的工作。而利用计算机，则可以方便地求出系统在一系列时刻上瞬态响应的数值解，并且可以满足精度上的要求。这就是控制系统的数值分析法。不论高阶微分方程或是状态空间表达式，都有微分方程的求解问题。对n阶微分方程求解，必须进行n次积分运算。所以，...

自动控制理论_3.6 状态方程的解

3.6状态方程的解3.6状态方程的解以上讨论的控制系统的分析方法，都是基于控制系统的数学模型是传递函数或输入——输出微分方程。在时域分析中，若控制系统的数学模型是状态空间表达式，我们就必须考虑状态方程的求解问题。3.6.1线性定常系统状态方程的解线性定常系统的状态方程为(3.107)状态方程的求解，就是在给定的初始值x...

自动控制理论_3.5 控制系统的稳态误差

3.5控制系统的稳态误差3.5控制系统的稳态误差描述控制系统的微分方程(3.73)式（3.73）是一个高阶微分方程，方程的解可以表示为(3.74)式中，前两项是方程的通解，而是方程的一个特解。随时间的增大，方程的通解逐渐减小，方程的解y(t)越来越接近特解。当时，方程的通解趋于零这时系统进入了稳定状态。特解是由输入量确...

自动控制理论_3.4 阶系统的瞬态响应

3.4高阶系统的瞬态响应用二阶以上微分方程描述的系统，统称为高阶系统。描述高阶系统的微分方程为：(3.67)系统的传递函数为(3.68)在单位阶跃输入下，系统响应为(3.69)系统的特征方程为假设特征方程有q个实数根，r对共轭复数根，则特征方程可写为（q+2r=n)(3.70)将式（3.70）代入式（3.69）得：(3...

自动控制理论_3.3 二阶系统的瞬态响应

3.3二阶系统的瞬态响应凡用二阶微分方程描述的系统称为二阶系统。标准形式的二阶系统的微分方程是(3.27)或(3.28)上两式中，T称为系统的时间常数。称为系统的阻尼系数或阻尼比，称为系统的无阻尼自然振荡频率或自然频率。K为放大系数。图3.9是标准二阶系统的结构图。图3.9二阶系统的结构图标准形式二阶系统的闭环传递函数...

自动控制理论_3.2 一阶系统的瞬态响应

3.2一阶系统的瞬态响应可用一阶微分方程描述的系统，称为一阶系统。典型的一阶系统微分方程式为(3.7)系统的传递函数为(3.8)式中T为系统的时间常数，K为系统的放大系数，y(t)为系统的输出变量，x(t)为系统的输入变量。3.2.1一阶系统的单位阶跃响应一阶系统的单位阶跃响应为(3.9)将式（3.9）展开为部分分式(...

自动控制理论_3.1 控制系统的分析

3.1控制系统的分析在控制技术的应用与研究中，会遇到两类问题。一类是已知一个确定的控制系统，需要对它的工作特性进行了解，解决这类问题的过程称为控制系统分析。另一类问题是根据应用需要，先确定控制系统的性能指标，要求设计出一个能达到性能要求的控制系统，解决这类问题的过程称为控制系统的设计或综合。分析与综合是进行方向相反的两...

自动控制理论_2.6 传递矩阵

2.6传递矩阵2.6传递矩阵2.6.1由状态空间表达式求传递函数对于单输入单输出系统，其状态空间表达式为(2.88)式中，x是n维列向量，A是n*n维方阵，B是n*1维矩阵，C是1*n维矩阵，一般情况下D=0,由于是单输入单输出系统，y和u都是标量。对式（2.88）求拉普拉斯变换，并设初始条件为零，得到(2.89)(2...

自动控制理论_2.5 控制系统的状态空间表达式

2.5控制系统的状态空间表达式2.5控制系统的状态空间表达式随着科学技术的发展，被控制的对象越来越复杂，对自动控制的要求也越来越高。面对时变系统，多输入多输出系统、非线性系统等被控量和对控制系统高精度、高性能的严格要求，传统的控制理论已不能适用。同时，计算机技术的发展也要求控制系统地分析，设计中采用计算机技术并在控制系...

自动控制理论_2.4 控制系统的结构图

2.4控制系统的结构图2.4控制系统的结构图在控制系统的分析研究中，结构图（也称为方块图或方框图）得到了广泛的应用。控制系统的结构图能直观地反映信号从输入到输出的传递过程，清楚地表明系统各环节间的连接关系和系统的工作原理，便于求取控制系统的传递函数，是控制系统分析、设计的有力工具。2.4.1结构图的基本要素组成控制系统...

自动控制理论_2.3 控制系统的典型环节

2.3控制系统的典型环节2.3控制系统的典型环节自动控制系统是由不同功能的元件构成的。从物理结构上看，控制系统的类型很多，相互之间差别很大，似乎没有共同之处。在对控制系统进行分析研究时，我们更强调系统的动态特性。具有相同动态特性或者说具有相同传递函数的所有不同物理结构，不同工作原理的元器件，我们都认为是同一环节。所以，...

自动控制理论_2.2 传递函数

2.2传递函数2.2传递函数描述线性函数常系统特性的微分方程为(2.10)方程的系数均为常数，设该系统的初始条件为零，即对式（2.10）两边进行拉普拉斯变换，可以得到令(2.11)式（2.11）即为线性定常系统传递函数的定义表达式。传递函数的定义为：线性定常系统的传递函数是零初始条件下输出的拉普拉斯变换与输出的拉普拉斯...

自动控制理论_2.1 控制系统的数学模型

2.1控制系统的数学模型在自然科学、社会科学及日常社会生活中，人们广泛地使用各种模型来表示现实事物。模型反映了实物某一方面的属性和特征，是对现实事物的一种表示形式。例如，地球仪是地球的一种模型，军事演习是实战的一种模型，实验室的某些装置是工厂大型设备的模型等。以上这些模型是以实物来表示实物，可以称为具体模型或物理模型。...

自动控制理论_1.4 控制系统举例

1.4控制系统举例1.4 控制系统举例本节给出一些自动控制应用的例子．通过这些例子的分析，可以进一步加深对自动控制基本概念的理解．例１图1.6是一个数控机床的控制原理图。在机械零件加工前，先由技术人员根据技术要求将有关工艺步骤及数据编成程序输入到计算机中。计算机按照程序向数字脉冲控制元件发出各种指...

自动控制理论_1.3 控制系统的分类

1.3控制系统的分类1.3控制系统的分类自动控制系统可以按多种方法进行分类。以下是几种常见的分类方法。1.3.1线性系统与非线性系统这是按照控制系统特性进行分类的方法。线性控制系统是由线性元件构成的系统。线性元件是指输入和输出静特性的关系为线性的元件。也可以说，线性系统是可以用线性微分方程描述的系统。当线性微分方程的系...

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