机电控制工程基础：自控系统解析与习题

"该文件是关于机电控制工程基础的自控习题课，涵盖了自动控制系统的基本概念、控制方式以及性能要求，并介绍了反馈控制原理和控制系统的职能方框图。此外，还涉及到了第二章控制系统的数学模型，包括微分方程组、拉氏变换、传递函数和动态结构图等内容。" 在机电控制工程基础中，自动控制系统是一个关键主题。本节首先定义了一些核心技术术语，例如反馈信号b(t)代表系统中对输出的反馈信息；被控量c(t)是系统输出，通常需要控制；干扰信号n(t)是影响系统性能的外部因素；给定值r(t)是期望的输入或目标值；偏差信号e(t)是给定值与实际输出之间的差值；而控制信号m(t)是基于这个偏差生成的，用于调整系统行为。 接着，讲解了两种主要的控制方式。开环控制简单且成本低，但在精度和抗干扰能力上较弱，例如红绿灯控制系统。相比之下，闭环控制利用反馈信号进行调整，具有高精度和强抗干扰能力，但设计和实施更为复杂。对于自控系统，稳定性和快速性、准确性是衡量性能的重要指标。 反馈控制原理是通过比较给定值和实际输出的偏差来控制执行元件，以达到减小或消除偏差的目的。控制系统的职能方框图清晰地展示了这一过程，包括比较元件、测量元件、放大器、执行元件和控制对象等组成部分。 第二章介绍了控制系统的数学模型，主要包括微分方程组、传递函数和动态结构图。微分方程组描述系统的动态行为，而传递函数则是在零初始条件下的输出与输入拉氏变换的比值，其分母反映了系统的固有特性。拉氏变换是分析这些模型的工具，包括常见的函数变换规则和终值定理。动态结构图则简化了系统输入和输出之间的关系，便于分析和等效变换。 通过传递函数，可以了解到系统在不同输入和输出点之间的关系，其分母相同，表示了系统的特征。而传递函数的拉式反变换对应于系统的脉冲响应，是理解系统动态行为的关键。 这份资料详细地阐述了机电控制工程基础中的基本概念和技术，为理解和分析自动控制系统提供了扎实的基础。