A. 为实现控制系统的目的，控制系统的策略和结构有哪些
反馈控制很难缛到理想的效果。于是，从80年代起，人们又将自适应控制策略引入柔性结构的主动振动控制。
自适应控制策略［10l：这种方法对系统参数的变化具有较好的自适应性。常规的自适应控制有自校正和模型参考自适应。为了在干扰可测的情况下更好地消除振动，又发展了前馈自适应控制策略。自适应控制策略往往需要对受控结构的参数进行辨识。增加辨识系统，在实时控制时，结构上仍然比较复杂。为此有必要吸收自适应的思想，寻求更为简洁、明快的自适应控制策略。
，鲁棒控制策略：所谓鲁棒控制就是通过选择适当的控制器结构和控制律，使得受控系统的性能对自身模型的不确定性及外部干扰不敏感。目前，应用最多的有滑模变结构控制和Hoo控制。滑模变结构控制通过控制作用先使得系统进入滑模状态，而滑模面是预先根据控制指标的要求设计的，只要满足不变性条件，系统对外界的扰动就具有很强的鲁律性，现已广泛地应用于机器人、飞机、卫星的控制系统。应注意的是这种方法由于实现系统中存在迟延，在切换过程中会产生抖动。Hoo控制是新发展起来的一种鲁棒控制理论，从理论上讲，它可以在保证系统稳定性的条件下，使得控制作用对外部扰动具有相当大的稳定裕度。这种方法目前在转子系统的主动振动控制中获得了广泛的应用，但这种方法的弱点是其理论和实践上比较复杂，必须根据实际对象予以简化和改进才行。
B. 跪求机械系统控制大神帮忙解答
根轨迹全部在根平面的左半部分时,系统总是稳定的。 12. 信号流图中,节点可以把所有输入支路的信号叠加,并把叠加后的信号传送到所有的输出支路。
C. 机械工程控制系统典型环节有哪六个
是对工业控制中控制器设计，被控对象建模等复杂的设计里提炼出的基本元素。在你掌握经典环节的基础上你可以设计控制系统。你可以把自动控制原理中的经典环节理解为编程语言里的函数。
D. 机械控制系统的类型有哪些
机器人控制系统种类很多，它是现代运动控制系统应用的一个分支。目前常用的运动控制器从结构上主要分为以单片机为核心的机器人控制系统、以PLC为核心的机器人控制系统、基于IPC+运动控制器的机器人系统控制系统。 第一种是以单片机为核心的机器人控制系统是把单片机（MCU）嵌入到运动控制器中，能够独立运行并且带有通用接口方式方便与其他设备通讯。单片机是单一芯片集成了中央处理器、动态存储器、只读存储器、输入输出接口等，利用它设计的运动控制器电路原理简洁、运行性能良好、系统的成本低。 第二种是以PLC为核心的机器人控制系统。PLC即可编程逻辑控制器，一种用于自动化实时控制的数位逻辑控制器，专为工业控制设计的计算机，符合工业环境要求。它是自控技术与计算机技术结合而成自动化控制产品。广泛应用于目前的工业控制各个领域。以PLC为核心的机器人控制系统技术成熟、编程方便，在可靠性、扩展性、对环境的适应性有明显优势，并且有体积小、方便安装维护、互换性强等优点；有整套技术方案供参考，缩短了开发周期。但是和以单片机为核心的机器人控制系统一样，不支持先进的复杂的算法，不能进行复杂的数据处理，虽然一般环境可靠性好但在高频环境下运行不稳定，不能满足机器人系统的多轴联动等复杂的运动轨迹。 第三种是基于运动控制器的机器人控制系统。基于IPC+运动控制器是机器人系统系统应用主流和发展趋势。基于IPC机器人控制系统的软件开发成本低，系统兼容性好，系统可靠性强，计算能力优势明显，因此由于计算机平台和嵌入式实时系统的使用为动态控制算法和复杂轨迹规划提供了硬件方面的保障。
E. 自动化控制方式有哪些
自动控制的基本形式：开环控制、闭环控制、补偿控制
最基本和最常用的控制方式——PID控制
最热门的控制方式——智能控制
自动控制的精髓——反馈控制
F. 什么是控制策略
控制策略是对某一系统或仪器进行控制的策略和方法。换电站主动控制策略由 2 部分组成，一为换电站在架空线路和电缆线路配电网中的故障判别与应对策略，二为配电网故障情况下换电站中所有充放电机的协调控制策略。直流偏差斜率控制策略利用直流 偏差控制策略的偏差特性，利用直流 斜率控制策略的斜率特性，加快了其响能力。
在供电系统和用电设备中，由于输入电源的多样性，故改善整流器的性能，减小输入电流谐波含量，提高系统的功率因数具有重要意义。根据系统接线方式可以分为3P3W(three-phase three-wire)系统以及3P4W(three-phase four-wire)系统。其中3P3W 系统中应用较广的主要电路拓扑有三相三桥臂整流拓扑和维也纳整流拓扑等，如图1a、1b所示。除此之外，一些应用场合出于防雷、绝缘及中线电流补偿等考虑，需要采用3P4W 的连接方式，如并联有源电力滤波器、动态电压恢复器和不间断电源等。常见的3P4W 系统拓扑分为三桥臂-分裂电容拓扑以及四桥臂-全桥拓扑。由于三桥臂-分裂电容拓扑输入相电压只能在两个电平(-Udc/2, Udc/2)间跳变，谐波抑制效果相对较差，从而输入电流波形的畸变度也较高。对于四桥臂-全桥拓扑（下文以三相四桥臂整流器进行表述），由于增加了一个桥臂，对于电路结构而言，增加了其复杂性。但是在控制上，桥臂的增加使得对电路的控制更为灵活。
单周期控制的PFC 变换器无需产生输入电流基准，因而不需要使用乘法器和采样输入电源电压，简化了控制结构，降低了经济成本，在中小功率场合得到了广泛的应用 。在传统单周期控制策略中，载波信号幅值是由电压调节器产生，变换器输入电感电流采样直接作为调制信号与载波交割产生 PWM 信号，并经过相应的逻辑变换生成功率管控制信号，因此传统单周期控制策略中的PWM 信号可视为是通过SPWM 方式所获得。在这种调试方式下，三相PFC 变换器输出电压较高，直流母线电压利用率不足，不利于降低开关管耐压等级和提高系统效率。国内外文献关于降低单周期控制策略下的PFC 电路输出直流电压，提高直流母线电压利用率鲜有讨论。
针对3P4W 系统中的三相四桥臂整流拓扑分析了传统控制单周期控制策略。提出变革传统单周期控制策略的调制波形，将3 次谐波注入调制引入到传统单周期控制策略中，分析了改进后的单周期控制策略，给出了三相四桥臂整流器改进单周期控制策略示意图。通过改进的单周期控制策略可以降低三相四桥臂整流器输出电压，提高直流母线电压利用率，且不影响系统正常工作。同时，改进的单周期控制策略可推广至其他三相PFC 变换器。系统仿真与实验表明了理论分析的正确性。
G. 机械系统设计的系统法有哪些内容特性
机械系统设计的系统法就是把研究的对象作为系统或系统的要素和结构，从整体上系统地、全面地进行确定的科学方法。它从系统的观点出发，着眼于整体与局部、系统与环境、人与机之间的相互联系和相互作用，并且综合地、精确地考察研究对象，从而最佳地处理所研究的问题。下面侧重阐述系统分解和系统分析的相关内容。
1、系统分解
任何较大的复杂的系统均可分成若干部分或层次，对于时间过程系统可以分成若干阶段。如何将所研究的系统按不同层次或阶段，以至逐个地把组成系统的要素或子系统区分开来进行分析，使复杂的系统整体变换成许多简单的子系统，这就是系统的分解问题。系统整体如何通过分解简化为若干个子系统，这对于认识整体系统，作出决策，以及协调配合都关系极大。系统分解大体可以分成以下几种类型：
(1)按空间结构关系进行分解
这是系统分解的常用方法。将系统按空间关系划分为若干相互关联的子系统，同一层次的子系统属平行关系。
例如，一个机械厂如按空间关系可以划分为铸造车间、锻造车间、金工车间、装配车间、检修车间等相对独立的各个子系统，彼此之间虽有联系，但基本上属于平行关系。
(2)按系统总目标进行分解
这是将整体系统的总目标划分为若干部分的分目标。这种系统分析法有利体现系统不同的属性。
例如，一台行走式谷物联合收获机其总目标是收获谷物。它可以分解为动力、传动、执行(包括作物茎秆切断、谷粒与谷穗分离、谷粒清选等)、操纵控制、行走、支承等相对独立的子系统。各个子系统分别实现分目标。这种划分任务明确、目的性强。
(3)按系统模型的关联性进行分解
这种方法借助于系统模型的关联性对系统分解。首先对系统建立主框图模型，用图示法或图表法反映各子目标的相互关系；其次按掌握的资料建立定量的数学模型，反映各子目标的函数关系；其三，将属性模型转换为计算机语言以便进行分析计算。通过模型的关联性分解得到系统的各子系统的相互关系。
(4)按系统控制和管理过程进行分解
为了便于系统工程施工以及进入运行阶段的控制和管理，在工程系统中，还必须把一个完整的控制问题变换成一组控制的子问题，然后采取不同方法加以解决。
机械系统的分解采用第2种方法居多。在进行系统分解时，要特别关注系统的整体性和相关性，并把容易综合获得最优的整体方案作为首要条件。
系统分解可以平面分解，也可以分级分解，或者兼有二者的组合分解
系统分解时应注意下述各点：
1)分解数和层次应适宜分解数太少，子系统仍很复杂，不便于子系统的模型化和优化等设计工作；分解数和层次太多，又会给总体系统的综合设计造成困难。
2)避免过于复杂的分界面对那些联系紧密的要素不宜分解拆开，即分解的界面应尽可能选择在要素间结合枝数(联系数)较少和作用较弱的地方。
3)保持能量流、物质流和信息流的合理流动途径通常机械系统工作时都存在着能量、物料和信息三种流的传递和变换，它们在从系统输入到系统输出的过程中，按一定方向和途径流动，既不可中断阻塞，也不能造成干涉或紊流，即便分解成各个子系统，它们的流动途径仍应明确和畅通。
4)了解系统分解与功能分解的关联及不同系统分解时，每个子系统仍是一个子系统，它把具有比较紧密结合关系的要素集合在一起，其结构成员虽稍为简单，但其功能往往还有多项。而功能分解时是按功能体系进行逐级分解，直至不能再分解的单元功能为止。
2、系统分析
系统分析是一种科学的决策方法，其目的是帮助决策者，对所要决策的问题逐步提高其清晰度。它是采用系统的观点和方法，用定性和定量的工具，对所研究的问题进行系统结构和系统状态的分析，提出各种可行的方案和替代方案，并进行分析和评价，为决策者选择最优系统方案提供主要依据。
系统分析的一般程序如下：
1)系统目标设定系统目标是系统分析的出发点和进行评价、决策的主要依据。因此，应进行系统研究——通过对广泛的资料的分析，获得有关信息，并利用有效方法(如进行统计和检验等)对信息进行处理，以确定系统目标。
2)构造模型模型是实体系统的抽象，它应能表示系统的主要组成部分和各部分的相互作用，以及在运用条件下因果作用和反作用的相互关系。构造模型的目的是用较少的风险、时间和费用来对实体系统作研究和实验，以便更好地得到系统的性能。模型包括数学模型、实物模型、计算机模拟及各种图表等。在构造模型时，必须全面考虑系统的各影响因素，分清主次，尽可能如实描述系统的主要特征。在能满足系统目标的前提下，应尽量简化，以需要、简明、易解为原则。
机械系统是物理系统，描述物理系统的模型常用图像模型和数学模型。由于计算机技术的渗透，数学模型的应用越来越广，尤其是需要对系统进行精确定量分析的场合。
虽然构造模型对于系统分析是很重要的，但也不能排除经验分析和类比判断。当设计师能够根据自己或他人的经验直观地作出正确的分析判断时，也可不必建立模型，但应提出可靠的例证。
3)系统最优化系统最优化就是应用最优化理论和方法，对各个候选方案进行最优化设计和计算，以获得最优的系统方案。
由于系统的变量众多，结构通常都很复杂，在系统目标设定时，常常有多个目标，其中有些可能是矛盾的，很难完全兼顾，因此，在多目标的系统分解中，常采取合理的妥协和折中的办法，如满意性设计或协调性设计。前者为不一定追求系统的真正最优，而是寻求一个综合考虑功能、技术、经济、使用等因素后的满意的系统；后者在系统中，不一定每项性能指标都达到最优，虽然从局部看不都是最优，但从整体看则是最优，整个系统具有良好的协调性。
4)系统评价系统评价是对系统分析过程和结果的鉴定，其主要目的是判断所设计的系统是否达到了预定的各项技术经济指标。
系统的评价对于决策的有效性关系极大，正确的评价可以使决策获得成功，取得很大的效益，错误的评价可以导致决策失败，付出沉重的代价。
系统评价时，首先要根据系统目标规定一组评价指标，确定系统的评价项目，制定评价的准则。不同的系统应该有不同的评价指标。系统评价的项目是由构成系统的性能要素来确定的，主要包括系统的功能、速度、成本、可靠性、实用性、适应性、寿命、技术水平、生存能力、竞争能力、重量、体积、外观、能耗等因素。由这些因素构成描述系统的有序集合，可以根据系统所处的实际环境条件安排它们的评价顺序。通过对各因素赋予反映价值地位的加权系数，形成一种评价的价值体系。这种价值体系主要是从技术和经济的角度来进行衡量的。
系统评价应视被评价系统的特点和企业具体条件确定指标体系。一般机械系统采用较多的评价指标体系是价值和投资体系，对系统总投资费用和总收益进行分析和评价，以选择技术上先进、经济上合理的最优系统方案。
H. 简述机械系统中，提高系统可靠性的主要措施有哪些
机械产品一般属于串联系统.要提高整机可靠性,首先应从零部件的严格选择和控制做起。例如，回优先答选用标准件和通用件；选用经过使用分析验证的可靠的零部件；严格按标准的选择及对外购件的控制；充分运用故障分析的成果，采用成熟的经验或经分析试验验证后的方案。
I. 机械系统都有哪些功能要求
现代机械系统的功能要求非常广泛，不同的机械系统因其工作要求、追求目标内和使容用环境的不同，其具体功能的要求也有很大差异。对机械产品功能的理解，人们通常是指该产品的用途、使用性能和工作能力。
各种机械系统的功能要求大体可归纳为：
①运动要求：如速度、加速度、转速、调速范围、行程、运动轨迹以及运动的精确性等。
②动力要求：包括传递的功率、转矩、力、压力等。
③可靠性和寿命要求：包括机械和零部件执行功能时的可靠性和寿命，零部件的强度、硬度、耐磨性等。
④安全性：包括强度、剐度、热力学性能、摩擦学特性、振动稳定性、系统工作的安全性及操作人员的安全性等。
⑤体积和重量。
⑥精度：如运动精度、定位精度等。
⑦经济性：包括机械的设计、制造及使用、维修的经济性。
⑧环境保护要求：如噪声、振动、防尘、工业三废的处理与排放。
⑨产品造型要求：如外观、色彩、装饰、人—机—环境的协调性等。
⑩其他特殊要求：除上述要求之外，不同的机械还可有一些特殊要求，如户外型机械要求良好的防护和密封，食品机械、纺织机械要求不污染被加工产品等。
J. 步进电机有哪些控制策略
步进电机的控制策略：
1、PID控制
PID控制作为一种简单而实用的控制方法,在步进电机驱动中获得了广泛的应用。它根据给定值r(t)与实际输出值c(t)构成控制偏差e(t),将偏差的比例、积分和微分通过线性组合构成控制量,对被控对象进行控制。文献将集成位置传感器用于二相混合式步进电机中,以位置检测器和矢量控制为基础,设计出了一个可自动调节的PI速度控制器,此控制器在变工况的条件下能提供令人满意的瞬态特性。文献根据步进电机的数学模型,设计了步进电机的PID控制系统,采用PID控制算法得到控制量,从而控制电机向指定位置运动。最后,通过仿真验证了该控制具有较好的动态响应特性。采用PID控制器具有结构简单、鲁棒性强、可靠性高等优点,但是它无法有效应对系统中的不确定信息。
目前,PID控制更多的是与其他控制策略相结合,形成带有智能的新型复合控制。这种智能复合型控制具有自学习、自适应、自组织的能力,能够自动辨识被控过程参数,自动整定控制参数,适应被控过程参数的变化,同时又具有常规PID控制器的特点。
2、自适应控制
自适应控制是在20世纪50年代发展起来的自动控制领域的一个分支。它是随着控制对象的复杂化,当动态特性不可知或发生不可预测的变化时,为得到高性能的控制器而产生的。其主要优点是容易实现和自适应速度快,能有效地克服电机模型参数的缓慢变化所引起的影响,是输出信号跟踪参考信号。文献研究者根据步进电机的线性或近似线性模型推导出了全局稳定的自适应控制算法,这些控制算法都严重依赖于电机模型参数。文献将闭环反馈控制与自适应控制结合来检测转子的位置和速度,通过反馈和自适应处理,按照优化的升降运行曲线,自动地发出驱动的脉冲串,提高了电机的拖动力矩特性,同时使电机获得更精确的位置控制和较高较平稳的转速。
目前,很多学者将自适应控制与其他控制方法相结合,以解决单纯自适应控制的不足。文献设计的鲁棒自适应低速伺服控制器,确保了转动脉矩的最大化补偿及伺服系统低速高精度的跟踪控制性能。文献实现的自适应模糊PID控制器可以根据输入误差和误差变化率的变化,通过模糊推理在线调整PID参数,实现对步进电机的自适应控制,从而有效地提高系统的响应时间、计算精度和抗干扰性。
3、矢量控制
矢量控制是现代电机高性能控制的理论基础,可以改善电机的转矩控制性能。它通过磁场定向将定子电流分为励磁分量和转矩分量分别加以控制,从而获得良好的解耦特性,因此,矢量控制既需要控制定子电流的幅值,又需要控制电流的相位。由于步进电机不仅存在主电磁转矩,还有由于双凸结构产生的磁阻转矩,且内部磁场结构复杂,非线性较一般电机严重得多,所以它的矢量控制也较为复杂。文献[8]推导出了二相混合式步进电机d-q轴数学模型,以转子永磁磁链为定向坐标系,令直轴电流id=0,电动机电磁转矩与iq成正比,用PC机实现了矢量控制系统。系统中使用传感器检测电机的绕组电流和转自位置,用PWM方式控制电机绕组电流。文献推导出基于磁网络的二相混合式步进电机模型,给出了其矢量控制位置伺服系统的结构,采用神经网络模型参考自适应控制策略对系统中的不确定因素进行实时补偿,通过最大转矩/电流矢量控制实现电机的高效控制。
4、智能控制的应用
智能控制不依赖或不完全依赖控制对象的数学模型,只按实际效果进行控制,在控制中有能力考虑系统的不确定性和精确性,突破了传统控制必须基于数学模型的框架。目前,智能控制在步进电机系统中应用较为成熟的是模糊逻辑控制、神经网络和智能控制的集成。
4.1模糊控制
模糊控制就是在被控制对象的模糊模型的基础上,运用模糊控制器的近似推理等手段,实现系统控制的方法。作为一种直接模拟人类思维结果的控制方式,模糊控制已广泛应用于工业控制领域。与常规控制相比,模糊控制无须精确的数学模型,具有较强的鲁棒性、自适应性,因此适用于非线性、时变、时滞系统的控制。文献[16]给出了模糊控制在二相混合式步进电机速度控制中应用实例。系统为超前角控制,设计无需数学模型,速度响应时间短。
4.2神经网络控制
神经网络是利用大量的神经元按一定的拓扑结构和学习调整的方法。它可以充分逼近任意复杂的非线性系统,能够学习和自适应未知或不确定的系统,具有很强的鲁棒性和容错性,因而在步进电机系统中得到了广泛的应用。文献将神经网络用于实现步进电机最佳细分电流,在学习中使用Bayes正则化算法,使用权值调整技术避免多层前向神经网络陷入局部极小点,有效解决了等步距角细分问题。