【正文】 內(nèi)，按照理論聯(lián)系實際原則，考察學員對所學知識應用能力的試題，不屬于超綱。 了解：要求學生能夠一般地了解所學內(nèi)容 。 終結(jié)性考試的要求和形式： 考試要求：本課程以應用為最終目的，考核重點是考察學員是否掌握控制工程基本理論的基本知識以及系統(tǒng)數(shù)學模型的建立、動、靜特性的分析計算方法，具體考核要求分為幾個層次： 熟練掌握：要求學生能夠全面、深入理解和熟練掌握所學內(nèi)容，并能夠用所學的內(nèi)容分析、初步設(shè)計和解答與實際應用相關(guān)的問題，能夠舉一反三。 形成性考核的要求和形式：形成性考核的形式有平時作業(yè)和課程實驗。 課程總成績的記分方法：形成性考核成績在課程總成績中占 20%，終結(jié)性考試成績在課程總成績中占 80%。 考核依據(jù)：本課程所用教學大綱為 2020 年審定通過并下發(fā)執(zhí)行的、電大理工科類機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)本科生《機電控制工程基礎(chǔ)教學大綱》；所用文字教材為劉恒玉編著的 2020年 12 月由中央電大出版社出版的 《機電控制工程基礎(chǔ)》 。 現(xiàn)將有關(guān) 考核的幾個問題說明如下： 考核對象：電大理工科類機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)本科生。 一、考核說明 本課程主要內(nèi)容包含相關(guān)的數(shù)學基礎(chǔ)；數(shù)學模型的建立；時域分析；頻域分析；綜合校正；采樣系統(tǒng)的基本理論及基本分析計算方法。 本課程的基本任務，是使學生獲得機電控制系統(tǒng)的基本理論，掌握系統(tǒng)的基本分析方法和計算方法。 系統(tǒng)綜合設(shè)計，就是在給定對系統(tǒng)瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能要求情況下，根據(jù)己知的被控制對象，合理的確定控制器的數(shù)學模型，控制規(guī)律和參數(shù)，并驗證所綜合的控制系統(tǒng)是否是滿足性能指標要求。 控制系統(tǒng)分析，就是建立給定系統(tǒng)的數(shù)學模型，在規(guī)定的工作條件下，對它的數(shù)學模型進行分析研究。 負反饋是構(gòu)成自動控制系統(tǒng)的基本控制策略。 本課程中應用的數(shù)學較多，但是，所討論的問題都是和工程實踐緊密聯(lián)系著的。因此，討論問題的周期長是本課程特點之一。《機電控制工程基礎(chǔ)》書面輔導（ 16） 安慶電大 程曦 1 概 述 《機電控制工程基礎(chǔ)》是以控制理論為基礎(chǔ)，密切結(jié)合工程實際的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是機械設(shè)計制造及自動化專業(yè)必修課。 本課程所討論的問題，都是在工程實踐的基礎(chǔ)上抽象出來的問題，是分析和設(shè)計控制系統(tǒng)的共性問題，這些問題理論較強，涉及的面也十分廣泛。為了學好本課程，在學習過程中就應對學過的內(nèi)容經(jīng)常復習，明確前后問題的聯(lián)系，掌握進度。因此，學習本課程要特別重視理論聯(lián)系實際，重視在物理概念的基礎(chǔ)上對 問題的理解。因此，牢固地掌握反饋在工程系統(tǒng)中的應用是學好本課程的關(guān)鍵。其研究的內(nèi)容就是穩(wěn)態(tài)性能和瞬態(tài)（暫態(tài)）性能，以及分析某些參數(shù)變化對上述性能的影響，決定如何選取合理的參數(shù)等。 機電控制工程基礎(chǔ) 的基本問題是：建立系統(tǒng)的數(shù)學模型；系統(tǒng)分析計算；綜合校正確定控制規(guī)律。為設(shè)計機電控制系統(tǒng)及后繼課程的學習和進一步研究學習控制理論打下一定的基礎(chǔ)。本課程的任務是使學生掌握控制工程基本理論的基本知識以及系統(tǒng)數(shù)學模型的建立、動、靜特性的分析計算方法，具有初步分析設(shè)計系統(tǒng)的能力。 考核方式：采用形成性考核和終結(jié)性考試相結(jié)合的方式。本課程考核說明是形成性考核和終結(jié)性考試命題的基本依據(jù)。課程總成績?yōu)榘俜种疲?60分為合格。能夠按時、按質(zhì)、《機電控制工程基礎(chǔ)》書面輔導（ 16） 安慶電大 程曦 2 按量完成平時作業(yè)和課程實驗者方可得滿分。 掌握：要求學生能夠較好地理 解和掌握相應內(nèi)容，并能夠進行簡單分析和判斷。 組卷原則： 在教學大綱和考核說明所規(guī)定的目的、要求和內(nèi)容范圍之內(nèi)命題。 試題的考察要求覆蓋面廣，并適當突出重點。 試題的難易程度和題量適當，按難易程度分為三個層次：較易占 30%，一般占 50%，較難占 20%。 試題類型及試卷結(jié)構(gòu)：填空 15%，單項選擇題 15%，判斷 10%，分析及計算 40%，綜合題20%，具體形式見后面所附“試題類型及規(guī)范解答舉例”。 答題時限： 120分鐘。 二、考核內(nèi)容和要求 (一 )控制系統(tǒng)的基本概念 [考核目的 ]： 考核學員對控制系統(tǒng)的含義及有關(guān)概念的掌握情況 [考核內(nèi)容 ]： （ 1）控制的任務，被控制對象、輸入量、輸出量、擾動量的概念。 （ 3）控制系統(tǒng)的組成、基本環(huán)節(jié)及對控制系統(tǒng)的基本要求。 掌握：控制系統(tǒng)概念，反饋及反饋控制概念，開環(huán)系統(tǒng)及閉環(huán)系統(tǒng)概念。 （ 2）初等函數(shù)定義，復變函數(shù)的導數(shù)。 （ 4）羅朗級數(shù)、留數(shù)定理。 [考核 要求 ]： 熟練掌握：拉氏變換的定義；拉氏變換性質(zhì)及應用，用部分分式法求拉氏反變換。通過拉氏變換這一數(shù)學工具將時間函數(shù)變?yōu)閺陀虻暮瘮?shù)。 （三） 控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 [考核目的 ]： 考核學員是否掌握傳遞函數(shù)的概念、拉氏變換基本內(nèi)容以及結(jié)構(gòu)圖簡化方法求取傳遞函數(shù)的方法。 [考核內(nèi)容 ]： （ 1）數(shù)學模型概念。 （ 2）傳遞函數(shù)的定義、性質(zhì)、求法，典型環(huán)節(jié)的傳遞函 數(shù)及瞬態(tài)（動態(tài)）特性。 [考核要求 ]： 熟練掌握： （ 1）傳遞函數(shù)的概念、定義、性質(zhì)及求法，典型環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)及 瞬 態(tài)特性。 （ 2） 結(jié)構(gòu)圖等效 變換 原則，用結(jié)構(gòu)圖簡化方法求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。 [考核內(nèi)容 ]： （ 1）典型輸入信號和時域性能指標。 （ 4）二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應，性能指標。 《機電控制工程基礎(chǔ)》書面輔導（ 16） 安慶電大 程曦 4 [考核要求 ] 熟練掌握： （ 1）定常系統(tǒng)時域性能分析的基本內(nèi)容。一階系統(tǒng) 的瞬態(tài) 響應。 掌握： （ 1）時間響應的基本概念。 了解： （ 1）動態(tài)誤差系數(shù)。 [考核內(nèi)容 ]： （ 1）頻率特性基本概念。 （ 3）典型環(huán)節(jié)頻率特性，系統(tǒng)開環(huán)頻率特性曲線繪制方法。 （ 5）對數(shù)幅頻 2/1/ 2/1/3特性。 [考核要求 ] 熟練掌握： （ 1）頻率特性基本概念；頻率特性兩種表示方法；典型環(huán)節(jié)頻率特性曲線圖。 （ 3）奈氏穩(wěn)定判據(jù)的基本原理及其判別方法。 （ 2） 相角裕量，幅值裕量定義及計算方法，頻域性能指標 了解：對數(shù)幅頻 2/1/ 2/1/3特性； (六 ) 用頻率法綜合控制系統(tǒng) [考核目的 ]： 考核學員是否理 解校正的含義，是否能夠根據(jù)要求進行系統(tǒng)校正 [考核內(nèi)容 ]： （ 1）校正的基本概念 （ 2）校正方式 [考核要求 ] 熟練掌握 ： （ 1）系統(tǒng)綜合的基本概念；超前校正，遲后校正，遲后 —— 超前校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)及其特 點。 《機電控制工程基礎(chǔ)》書面輔導（ 16） 安慶電大 程曦 5 第 1 章 控制系統(tǒng)的基本概念 主要學習內(nèi)容： （ 1） 控制任務，被控制對象、輸入量、輸出量、擾動量。 （ 3） 控制系統(tǒng)的組成、基本環(huán)節(jié)及對控制系統(tǒng)的基本要求。 輸出量（被控制量） ── 將表征這些機器裝備工作狀態(tài)需要加以控制的物理參量，稱為被控制量（輸出量）。 控制的任務實際上就是形成控制作用的規(guī)律，使不管是否存在擾動，均能使被控制對象的輸出量滿足給定值的要求。 開環(huán)控制系統(tǒng)可以用結(jié)構(gòu)示意圖表示，如圖所示。因此，整個控制系統(tǒng)形成一個閉合環(huán)路。由于系統(tǒng)是根據(jù)負反饋原理按偏差進行控制的，也叫作反饋控制系統(tǒng)或偏差控制系統(tǒng)。 ur ue ua n 輸入量 輸出量 ucf 反饋 圖 閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 歸納一下開環(huán)與閉環(huán)控制系統(tǒng)各自的特點如下： 控制器 被控制對象 控制器 被控制對象 檢測裝置 《機電控制工程基礎(chǔ)》書面輔導（ 16） 安慶電大 程曦 6 （ 1） 開環(huán)控制系統(tǒng)中，只有輸入量對輸出量產(chǎn) 生控制作用；從控制結(jié)構(gòu)上來看，只有從輸入端到輸出端的信號傳遞通道（該通道稱為前向通道），控制系統(tǒng)簡單，實現(xiàn)容易。閉環(huán)控制系統(tǒng)就是由前向通道和反饋通道組成的，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜。因此，可采用不太精密和成本較低的元件來構(gòu)成控制精度較高的系統(tǒng)。 （ 3） 對閉環(huán)控制系 統(tǒng)來說，系統(tǒng)的穩(wěn)定性，始終是一個首要問題。對于開環(huán)控制系統(tǒng)，或者不存在不穩(wěn)定問題，或者容易解決。把輸出量反饋到系統(tǒng)的輸入端與輸入量相減稱為負反饋。 答：若系統(tǒng)的輸出量對系統(tǒng)沒有控制作用，即系統(tǒng)沒有反饋回路時，則該控制系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。 (3) 什么叫閉環(huán)控 制系統(tǒng)？舉例說明之。機器人手臂運動控制，火炮跟蹤目標的運動，導彈飛行運動控制等等。現(xiàn)在將經(jīng)常討論的幾種自動控制系統(tǒng)的類型概括如下： 1． 線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng) 按組成自動控制系統(tǒng)主要元件的特性方程式的性質(zhì)，可以分為線性控制系統(tǒng)和非線性控制系統(tǒng)。 線性系統(tǒng)主要特點是具有迭加性和齊次性。 如果微分方程式或差分方程式的系數(shù)，不隨時間的變化而變化即是常數(shù)，則稱這類系統(tǒng)為線性定常系統(tǒng)，或稱為常參數(shù)系統(tǒng)。 1． 非線性系統(tǒng)是由非線性微分方程式來描述的系統(tǒng)稱非線性系統(tǒng)。 2． 2. 連續(xù)系 統(tǒng)和離散系統(tǒng) 連續(xù)系統(tǒng) ── 控制系統(tǒng)中各元件的輸入、輸出信號都是時間 t的連續(xù)函數(shù)時，則稱此系統(tǒng)為連續(xù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)（或稱連續(xù)系統(tǒng)）。 離散系統(tǒng) ── 是指系統(tǒng)的某一處或幾處，信號是以脈沖系列或數(shù)碼的形式傳遞。離散信號取脈沖形式的系統(tǒng)，稱為脈沖控制系統(tǒng)；離散信號以數(shù)碼形式傳遞的系統(tǒng)，稱為數(shù)字控制系統(tǒng)。 閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成和基本環(huán)節(jié) （ 1） 被控對象或調(diào)節(jié)對象：是指要進行控制的設(shè)備或過程。在多數(shù)控制系統(tǒng)中，比較元件常常和測量元件或測量線路結(jié)合在一起。因此控制系統(tǒng)必須具有放大環(huán)節(jié)。 （ 4） 執(zhí)行環(huán)節(jié)（執(zhí)行元件）：用來實現(xiàn)控制動作，直接操縱被 控對象的元件。 （ 5） 檢測環(huán)節(jié)（測量元件）：是用來測量被控制量的元件。 （ 6） 校正環(huán)節(jié)（校正元件）：對控制性能要求比較高的系統(tǒng)或者比較復雜的系統(tǒng)，為了改善系統(tǒng)的控制性能，提高控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量，需要在系統(tǒng)中加入校正環(huán)節(jié)。 擾動量 比較 輸入量 輸出量 － － 偏 差 反 量 饋 （局部反饋） 量 （主反饋） 閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 對控制系統(tǒng)的基本要求 穩(wěn)定性 如果系統(tǒng)受擾動后偏離了原工作狀態(tài)，擾動消失后，系統(tǒng)能自動恢復到原來的工作狀態(tài)，這樣的系統(tǒng)稱為 穩(wěn)定系統(tǒng)，否則為不穩(wěn)定系統(tǒng)。 放 大 執(zhí) 行 反饋校正 檢 測 被控對 象 放大 串聯(lián)校正 《機電控制工程基礎(chǔ)》書面輔導（ 16） 安慶電大 程曦 8 xc(t) 1 0 t 圖 欠阻尼單位階躍響應曲線 一般要求響應速度快，超調(diào)小。 2 機 電控制工程數(shù)學基礎(chǔ) 復變量及復變函數(shù) 復變函數(shù)的概念 (1) 復變函數(shù)的定義 設(shè) G 是一個復數(shù) iyxz ?? 的集合，如果有一個確定的法則存在，按照這一法則，對于集合 G 中的每一個復數(shù) z，就有一個或幾個復數(shù) jvuw ?? 與之對應，那未稱復變數(shù) w是復變數(shù) z 的函數(shù) 簡稱復變函數(shù) ，記作 )(zfw? 導數(shù) 例 求 2)( zzf ? 的導數(shù) 解：因為 zzzzzzzzzfzzfzzz2)2(lim)(lim)()(lim02200??????????