机械工程控制基础简答题汇总.docx

控制论两个核心:信息和反馈
控制论与机械工程控制关系:机械工程控制论是研究控制论在机械工程中应用的一门技术学科。
控制论发展阶段及特点:第一阶段的自动控制理论,即经典伺服机构理论,成熟于40~50年代。针对工程技术运用控制论的基本原理建立起来的在复数域(频率域)内以传递函数(频率特性)概念为基础的理论体系,主要数学基础是拉普拉斯变换和傅里叶变换,主要研究单输入—单输出定常系统的分析和设计。第二阶段的自动控制理论,即形成于20世纪60年代的现代控制理论。主要以状态空间法为基础建立起来的理论体系,主要针对多输入—多输出(线性或非线性)系统研究其稳定性、可控性、可观测性等系统分析、综合以及最优控制和自适应控制等问题。第三阶段的自动控制理论,即在20世纪70年代形成的大系统理论,主要针对规模特别庞大的系统,或者特别复杂的系统,采用网络化的电子计算机进行多级递阶控制。第四阶段的自动控制理论,即始于20世纪70年代的智能控制理论。使工程系统、社会、管理与经济系统等具有人工智能。
机械工程控制论研究对象:机械工程控制论是研究以机械工程控制技术为对象的控制论问题。具体的讲,是研究在这一工程领域中广义系统的动力学问题,即研究系统在一定的外界条件(即输入与干扰)作用下,系统从某一初始状态出发,所经历的整个动态过程,也就是研究系统及其输入、输出三者之间的动态关系。
控制系统研究涉及问题分类:1)系统确定,输入已知而输出未知,要求确定系统输出并分析系统性能,此类问题为系统分析。2)系统确定,输出已知而输入未施加,要求确定输入使输出满足最佳要求,此类问题称为最优控制。3)系统已确定,输出已知而输入已知但未知时,要求识别系统输入或输入中有关信息,此类问题即滤波与预测。4)当输入与输出已知而系统结构参数未知时,要求确定系统的结构与参数,即建立系统的数学模型,此类问题即系统辨识。5)当输入与输出已知而系统尚未构建时,要求设计系统使系统在该输入条件下尽可能符合给定的最佳要求,此类问题即最优设计。
信息:在科学史上控制论与信息论第一次把一切能表达一定含义的信号、密码、情报和消息概括为信息概念,并把它列为与能量、质量相当的重要科学概念。
信息传递:所谓信息传递,是指信息在系统及过程中以某种关系动态地传递的过程。
系统:所谓系统,一般是指能完成一定任务的一些部件的组合。
控制系统:系统的可变输出如果能按照要求由参考输入或控制输入进行调节的,则称为控制系统。
控制系统组成:主要由控制装置和被控对象两部分组成。控制装置包含给定元件、测量元件、比较元件、放大元件、执行元件和校正元件,给定元件给出系统的控制指令即输入;被控对象则是看得见的实体,输出即被控量是反映被控对象工作状态的物理量。
控制系统分类:1)按微分方程分类,可分为线性系统和非线性系统,根据微分方程系数是否随时间变化,可分为定常系统和时变系统。2)按传递信号性质分为连续系统和离散系统。3)按控制信号变化规律分为恒指控制系统、程序控制系统及随动系统。4)按是否存在反馈,分为开环控制系统和闭环控制系统。
反馈:把一个系统的输出信号不断直接或经过中间变换后全部或部分的返回到输入端,再输入到系统中去。
控制系统基本要求:系统的稳定性、响应的快速性、响应的准确性。
第2章拉普拉斯变换的数学方法
复数表示方法:点表示法