《机械工程控制基础》(杨叔子主编)第一章+绪论

1机械工程控制基础主编杨叔子2参考教材：陈康宁《机械工程控制基础》西安交通大学胡寿松《自动控制原理》（第四版）科学出版社梅晓榕《自动控制原理》科学出版社3◆绪论◆系统性能指标与校正◆系统的数学模型◆非线性系统初步◆系统时间响应分析◆线性离散系统初步◆系统频率特性分析◆系统辨识初步◆系统的稳定性课程的主要内容：41、理论形成的背景1765年，瓦特(英国Watt，1736-1819)发明蒸汽机，工业与军事的需要，电子技术的发展，···，推动了控制理论的不断地向前发展。2、控制理论创始人：（美）维纳（Wiener）P153、代表人物：劳斯（Routh)，胡尔维茨(Hurwitz），奈奎斯特（Nyquist），李雅普诺夫,扎德(Zadeh),傅京孙等.引言(Introduction)54、自动控制理论的发展1）经典控制理论(20世纪40~60年代):研究对象:单输入单输出(SISO)、线性定常系统;研究方法:传递函数、根轨迹、频率特性2）现代控制理论(20世纪60~70年代):研究对象:多输入多输出(MIMO)、非线性、时变系统;研究方法:状态空间法.3）智能控制与大系统理论(20世纪70年代----):研究对象:多输入多输出(MIMO)、非线性、时变复杂系统;研究方法:模糊规则、神经网络模型等智能方法.引言(Introduction)65、重要概念控制：就是对对象施加某种操作，使其产生所期望的行为。自动控制:指在没有人直接参与的情况下,利用控制器(控制装置),使被控对象(或过程)的被控量(物理量或状态)自动地按照预定的规律运行.引言(Introduction)78共同的本质特点：通过信息的传递、处理与反馈进行控制。控制论与其他学科结合，形成众多的分支学科9第一章绪论◆机械工程控制论的研究对象与任务◆系统及其模型◆反馈◆系统的分类及对控制系统的基本要求◆机械制造的发展与控制论的应用◆控制理论发展的简单回顾◆本课程的特点与学习方法10机械工程控制论研究的是机械工程中广义系统的动力学问题。1、系统（广义系统）2、动力学问题1112P413141516对于上例需要研究的问题归为三大类：系统分析问题最优控制问题最优设计问题17P418反馈系统的输出，不断地、直接或间接地、全部或部分地反过来用于控制系统的输入，这个过程称为反馈。反馈在自然界，人类社会，人的本身、工程等方面，无不存在。系统输出检测元件输入控制器被控对象概念：19（习题1.12）20(P10)2122负载，有牵连2324运算放大执行被控对象检测比较控制器控制部分被控部分以发动机离心调速系统为例：被控对象：发动机被控量：转速w被控量的目标值设定：预紧弹簧设定反馈控制系统的组成及其框图25特点：利用偏差控制系统的输出给定环节：它是给出输入信号的环节，用于确定被控对象的目标值（给定值，系统的输入量）希望被控对象按照给定的输入信号而有规律运动。反馈控制系统的组成及其框图26反馈控制系统的组成及其框图测量环节：它用于测控被控变量，并将被控变量转换为便于传送的另一个物理量（一般为电量）比较环节：在这个环节中，输入信号与测量环节发出来的有关被控变量的反馈量相比较，并得到一个小功率的偏差信号ε＝－。偏差信号是比较环节的输出。ixbxix0xbx27反馈控制系统的组成及其框图放大及运算环节：为了实现控制，要将偏差信号作必要的校正，然后进行功率放大，以便于推动执行环节。如：电流放大，电器－液压放大等。执行环节：它接收放大环节送来的控制信号，驱动被控对象按照预期的规律运行。28反馈控制系统的组成及其框图29对控制系统，可从不同的角度加以分类开环控制系统和闭环控制系统30对控制系统，可从不同的角度加以分类31对控制系统，可从不同的角度加以分类32对控制系统，可从不同的角度加以分类3.4.若系统的输入量和输出量都是时间的连续函数，则称其为连续系统。若系统中信号有一处和一处以上为离散的时间函数，则称其为离散系统。33对控制系统，可从不同的角度加以分类5.6.可用线性微分方程描述的系统称为线性系统。如果微分方程的系数全为常数，则称为线性定常系统。否则称为线性时变系统。用非线性方程描述的系统称为非线性系统。34对控制系统，可从不同的角度加以分类35对控制系统的基本要求稳－快－准361.5机械制造的发展与控制理论的应用(自学)1.6控制理论发展的简单回顾(自学)1.7本课程的特点与学习方法自学37课后作业：P231.1、1.3、1.7(1)、1.8、1.10、1.13、1.14、1.15（最后3题题目文字可以不写，只写答案）课后习题