控制工程概论资料.ppt

总40页 四、控制工程发展概况 (600B.C.)：铜壶滴漏计时器、指南针、各种天文 仪器 时 间 刻 度 浮子 铜壶滴漏 l秦昭王时，李冰主持修筑都江堰体现的系统观念和实践(300B.C.) l中国张衡发明水运浑象，研制出自动测量地震的候风地动仪(132年) l中国马钧研制出用齿轮传动的自动指示方向的指南车(235年) l中国明代宋应星所著《天工开物》记载有程序控制思想(CNC)的提花织机结构图(1637年) l 1788年：J. Watt 发明蒸汽机调速器 1868年：J. C. Maxwell发表调速器》，提出反馈控制的概念及稳定性条件。 1884年：E. J. Routh提出劳斯稳定性判据。 1892年：A. M. Lyapunov提出李雅普诺夫稳定性理论。 1895年：A. Hurwifz提出赫尔维茨稳定性判据。 1932年：H. Nyquist提出奈奎斯特稳定性判据。 1945年：H. W. Bode提出反馈放大器的一般设 计方法 l由徐寿设计的中国第一艘蒸汽轮船“黄鹄”号(L20m, 25T, 10km/hr)在安庆内军械所下水(1866)。次年，中国第一艘木质明轮蒸汽舰船“恬古”号在江南造船厂下水。 l操江号(62mx10m), 392匹马力，600T排水，备炮9门。 l 1948年：N. Wiener发表《控制论》，标志经典控制理论基本形成；经典控制理论以传递函数为基础，主要研究单输入—单输出（SISO）系统的分析和控制问题; 1950年：W. R. Evans提出根轨迹法，进一步充实了经典控制论； 1954年：钱学森发表《工程控制论》 ； 50年代末60年代初：现代控制理论形成；现代控制理论以状态空间法为基础，主要分析和研究多输入-多输出( MIMO )、时变、非线性等系统的最优控制、最优滤波、系统辨识、自适应控制、智能控制等问题；控制理论研究的重点开始由频域移到从本质上说是时域的状态空间方法。 1956年：蓬特里亚金提出极大值原理； 1957年：R. I. Bellman提出动态规划理论； 1960年：R. E. Kalman提出卡尔曼滤波理论； 1960～1980年：确定性系统的最优控制、随机系统的最优控制、复杂系统的自适应和自学习控制； 1980迄今：鲁棒控制、H控制、非线性控制、智能控制等 ； * 控制工程基础 机械工程学院 学习要求： 本课程是在学习高等数学、理论力学、电工电子等课程的后续课程，内容比较枯燥，也比较难，请预习上课内容； 上课需要认真记好笔记，将对笔记进行检查，上课时不得讲话； 课后需要认真的复习。 课程的性质及学习要求 课程的性质： 控制工程基础主要阐述的是有关自动控制技术的基础理论，它是一门非常重要的技术基础课，它涉及古典控制理论的主要内容及应用。 参考书目录 控制工程基础 张伯鹏著 机械工业出版社 控制工程基础及应用 左健民编 机械工业出版社 控制工程基础 王益群编 机械工业出版社 控制工程基础 王积伟编 高等教育出版社 控制工程基础 董景新编 清华大学出版社 一、 控制系统的工作原理及其组成 二、 自动控制系统的基本类型 三、 对控制系统的基本要求 四、 控制工程发展概况 五、 控制理论在机械制造工业中的应用 六、 本课程的任务及主要内容 小结 第一章 概论 一、控制系统的工作原理及其组成 1、 自动控制基本概念 在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称为控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（通称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控量）自动地按照预定的规律运行。 如：数控机床、室内温度控制、机车自动驾驶、船舶及飞机自动驾驶、导弹制导等。 学习自动控制需要解决两个问题： a. 如何分析某个给定控制系统的工作原理、动态特性，分析该系统的稳定性、准确性、快速性等； b. 如何根据生产和国防的需要来进行控制系统的设计，并利用机、电、光、液压元件或设备来实现这一系统。 前者是分析系统，后者是综合和设计系统。 2、自动控制系统工作原理 以恒温控制系统为例，实现恒温控制系统主要有两种方式：人工控制系统和自动控制系统。 a. 人工控制系统 人工控制恒温箱调节过程： 观测恒温箱内的温度（被控制量）； 与要求的温度（给定值