机械工程控制基础(山东联盟)
机械工程控制基础(山东联盟)
5000+ 人选课
更新日期:2024/12/12
开课平台智慧树
开课高校济南大学
开课教师陈乃建赵珅王娜门秀花丁良王栋梁
学科专业工学机械类
开课时间2024/07/21 - 2025/01/20
课程周期27 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介
机械工程控制基础是一门掌握机、电结合,从建模、性能分析到控制系数设计的专业基础课。我们将以机械系统的质量、弹簧、阻尼以及电气系统的电阻、电容、电感等基本要素为基础,通过元件的串并联,实现复杂机械工程问题的性能分析与设计。课程还以生活中的一些物理现象,通过专业角度分析建模,譬如以投篮与灌篮分析开环与闭环、以汽车颠簸建立数学模型并分析关键元件失效造成车辆倾覆等问题。
课程大纲

在线教程

章节简介教学计划
绪论
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控制的基本概念
陈乃建
自动控制的基本概念
陈乃建
控制系统的基本方式
陈乃建
反馈控制系统的基本组成
陈乃建
控制系统的分类
陈乃建
控制系统的动态数学模型
微分方程
陈乃建
拉普拉斯变换定义
陈乃建
拉普拉斯变换的性质
陈乃建
拉普拉斯反变换方法
陈乃建
传递函数
传递函数的定义
陈乃建
典型环节的传递函数
陈乃建
机械系统的传递函数
陈乃建
转动系统的传递函数
陈乃建
电气系统的传递函数
陈乃建
对传递函数的说明
陈乃建
系统方框图的基本概念
陈乃建
机械系统方框图的绘制方法
陈乃建
转动系统方框图的绘制方法
陈乃建
电气系统方框图的绘制方法
陈乃建
方框图的等效变换法则
陈乃建
方框图的等效变换求传递函数
陈乃建
信号流图
陈乃建
梅逊公式
陈乃建
反馈系统的开环与闭环传递函数
陈乃建
时域瞬态响应
时域响应及性能指标
陈乃建
一阶系统的瞬态响应
一阶系统的单位阶跃响应
陈乃建
一阶系统的斜波响应
陈乃建
二阶系统的瞬态响应
二阶系统单位阶跃响应
陈乃建
二阶系统的性能指标
陈乃建
二阶系统时域响应的应用
陈乃建
控制系统的频率特性
频率特性的基本概念
频率响应与频率特性的定义
陈乃建
对频率响应的说明及求取方法
陈乃建
频率特性的表示方法
陈乃建
典型环节的频率特性
典型环节频率特性(1)
陈乃建
典型环节频率特性(2)
陈乃建
控制系统的开环频率特性
陈乃建
极坐标图
Nyquist图的特点
陈乃建
Nyquist图的绘制方法
陈乃建
对数坐标图
对数频率特性的定义
陈乃建
典型环节的对数频率特性
陈乃建
Bode图的特点
陈乃建
Bode图的绘制方法
陈乃建
由伯德图求传递函数
陈乃建
开环频率特性及其动态性能关系
陈乃建
控制系统的稳定性分析
系统稳定性的基本概念及稳定条件
陈乃建
劳斯判据
陈乃建
劳斯判据应用的两种特殊情况
陈乃建
奈奎斯特稳定性判据
陈乃建
由伯德图判断系统的稳定性
陈乃建
控制系统的相对稳定性
用劳斯判据看系统的相对稳定性
陈乃建
稳定裕量计算
陈乃建
控制系统的误差分析和计算
误差的定义
陈乃建
稳态误差的定义
陈乃建
稳态误差的计算
陈乃建
静态误差系统
陈乃建
输入与干扰引起的稳态误差
陈乃建
控制系统的综合与校正
控制系统校正的概述
陈乃建
串联校正
串联校正器
陈乃建
超前校正
陈乃建
滞后校正
陈乃建
滞后超前校正
陈乃建
PID校正
陈乃建
反馈校正
陈乃建
  • 绪章绪论

    介绍控制理论的发展历史,对自动控制基本分类进行了简单的介绍,同时还介绍了自动控制的相关知识。

  • 0.1控制的基本概念

    了解什么是控制

  • 0.2自动控制的基本概念

    自动控制系统的基本概念、组成和分类

  • 0.3控制系统的基本方式

    开环控制与闭环控制的区别

  • 0.4反馈控制系统的基本组成

    反馈控制的基本组成原理

  • 0.5控制系统的分类

    控制系统的不同分类

  • 第一章控制系统的动态数学模型

    掌握控制系统微分方程建立的基本方法;了解非线性微分方程的线性化近似处理方法;掌握拉普拉斯变换的基本性质、定理及其应用。熟练掌握拉普拉斯反变换的方法;明确传递函数的概念及其特点;重点掌握传递函数的求解方法。熟练掌握各种典型环节的传递函数及其特点。了解系统方框图的“三要素”; 掌握方框图的概念、建立及其等效变换方法;重点掌握由系统方框图求解系统闭环传递函数的基本方法——等效变换。掌握由系统方框图求解系统闭环传递函数的基本方法——梅逊公式;明确系统的开环传递函数和闭环传递函数的基本概念。

  • 1.1微分方程

    微分方程的建模方法

  • 1.2拉普拉斯变换定义

    拉普拉斯变换的定义

  • 1.3拉普拉斯变换的性质

    介绍拉普拉斯变换的性质及定理

  • 1.4拉普拉斯反变换方法

    拉普拉斯反变换的方法

  • 1.5传递函数

    传递函数的求解方法

  • 1.6系统方框图的基本概念

    系统方框图的六要素

  • 1.7机械系统方框图的绘制方法

    机械系统三要素

  • 1.8转动系统方框图的绘制方法

    机械转动系统的三要素

  • 1.9电气系统方框图的绘制方法

    电气系统三要素的方框图构建方法

  • 1.10方框图的等效变换法则

    方框图的等效变换法则

  • 1.11方框图的等效变换求传递函数

    利用方框图的等效变换求取系统的传递函数

  • 1.12信号流图

    介绍信号流图的基本定义

  • 1.13梅逊公式

    梅逊公式的使用方法

  • 1.14反馈系统的开环与闭环传递函数

    闭环系统的开环与闭环传递函数

  • 第二章时域瞬态响应

    了解时域响应的基本概念、线性系统时域响应分析的基本方法及闭环特征根的分布对系统动态性能的影响;熟练掌握一阶、二阶典型系统时域响应性能指标计算。了解利用主导极点和偶极子的概念对高阶系统的时域响应进行近似分析的方法。

  • 2.1时域响应及性能指标

    时域响应分析的基本定义与评价指标

  • 2.2一阶系统的瞬态响应

    一阶系统的瞬态响应及评价指标

  • 2.3二阶系统的瞬态响应

    二阶系统的瞬态响应及评价指标

  • 第三章控制系统的频率特性

    明确频率响应的基本概念及其数学本质;正确掌握频率特性的两种图形(即伯特图和乃氏图)绘制方法;并能熟练绘制典型环节的频率响应特性曲线。明确最小相位环节和最小相位系统的概念;熟练绘制控制系统的开环频率响应特性曲线。掌握由对数频率特性曲线求得系统传递函数的基本方法。能够正确分析系统开环频率响应特性与系统动态性能之间的关系;了解系统闭环频率响应特性与系统动态性能之间的关系。

  • 3.1频率特性的基本概念

    频率特性的定义及表示方法

  • 3.2典型环节的频率特性

    几种典型环节的频率特性

  • 3.3控制系统的开环频率特性

    最小相位系统、系统型别的定义

  • 3.4极坐标图

    奈奎斯特图的绘制方法

  • 3.5对数坐标图

    伯德图的绘制方法

  • 3.6由伯德图求传递函数

    通过伯德图求系统的传递函数

  • 3.7开环频率特性及其动态性能关系

    三频段的基本概念及对控制系统的影响

  • 第四章控制系统的稳定性分析

    熟练应用乃奎斯特稳定判据判断最小相位系统的稳定性。熟练应用对数频率稳定判据判断最小相位系统的稳定性;正确掌握相位稳定裕量和幅值稳定裕量的定义及其计算。

  • 4.1系统稳定性的基本概念及稳定条件

    系统稳定的概念及充要条件

  • 4.2劳斯判据

    代数稳定性判据

  • 4.3劳斯判据应用的两种特殊情况

    两种特殊情况下系统稳定性分析

  • 4.4奈奎斯特稳定性判据

    应用奈奎斯特判据判断系统的稳定性

  • 4.5由伯德图判断系统的稳定性

    利用伯德图分析系统的稳定性

  • 4.6控制系统的相对稳定性

    控制系统的稳定裕量

  • 第五章控制系统的误差分析和计算

    明确误差、稳态误差和静态误差系数的定义;明确终值定理的应用条件(即只有稳定系统求解其稳态误差才有意义)。熟练掌握系统输入引起的稳态误差和静态误差系数的规律及其计算。熟练掌握干扰引起的稳态误差规律及其计算;掌握减小和消除系统稳态误差的措施。

  • 5.1误差的定义

    误差与偏差的关系

  • 5.2稳态误差的定义

    稳态误差的基本概念

  • 5.3稳态误差的计算

    利用终值定理求解系统的稳态误差

  • 5.4静态误差系统

    静态误差系统的计算方法

  • 5.5输入与干扰引起的稳态误差

    干扰引起误差的分析方法

  • 第六章控制系统的综合与校正

    明确控制系统校正的概念和校正方式。正确理解超前校正、滞后校正、滞后-超前校正环节、PID校正器的特点和作用;掌握对系统实施串联校正的设计方法和步骤。掌握对系统实施反馈校正的设计方法和步骤。

  • 6.1控制系统校正的概述

    系统校正的基本概念

  • 6.2串联校正

    串联校正的不同特征

  • 6.3反馈校正

    反馈校正的方法

  • 开始学习
  • 绪章  作业测试
    绪章绪论

    0.1 控制的基本概念

    0.2 自动控制的基本概念

    0.3 控制系统的基本方式

    0.4 反馈控制系统的基本组成

    0.5 控制系统的分类

    视频数5
  • 第一章  作业测试
    第一章 控制系统的动态数学模型

    1.1 微分方程

    1.2 拉普拉斯变换定义

    1.3 拉普拉斯变换的性质

    1.4 拉普拉斯反变换方法

    1.5 传递函数

    1.6 系统方框图的基本概念

    1.7 机械系统方框图的绘制方法

    1.8 转动系统方框图的绘制方法

    1.9 电气系统方框图的绘制方法

    1.10 方框图的等效变换法则

    1.11 方框图的等效变换求传递函数

    1.12 信号流图

    1.13 梅逊公式

    1.14 反馈系统的开环与闭环传递函数

    视频数19
  • 第二章  作业测试
    第二章 时域瞬态响应

    2.1 时域响应及性能指标

    2.2 一阶系统的瞬态响应

    2.3 二阶系统的瞬态响应

    视频数6
  • 第三章  作业测试
    第三章 控制系统的频率特性

    3.1 频率特性的基本概念

    3.2 典型环节的频率特性

    3.3 控制系统的开环频率特性

    3.4 极坐标图

    3.5 对数坐标图

    3.6 由伯德图求传递函数

    3.7 开环频率特性及其动态性能关系

    视频数14
  • 第四章  作业测试
    第四章 控制系统的稳定性分析

    4.1 系统稳定性的基本概念及稳定条件

    4.2 劳斯判据

    4.3 劳斯判据应用的两种特殊情况

    4.4 奈奎斯特稳定性判据

    4.5 由伯德图判断系统的稳定性

    4.6 控制系统的相对稳定性

    视频数7
  • 第五章  作业测试
    第五章 控制系统的误差分析和计算

    5.1 误差的定义

    5.2 稳态误差的定义

    5.3 稳态误差的计算

    5.4 静态误差系统

    5.5 输入与干扰引起的稳态误差

    视频数5
  • 第六章  作业测试
    第六章 控制系统的综合与校正

    6.1 控制系统校正的概述

    6.2 串联校正

    6.3 反馈校正

    视频数7
  • 期末考试