控制工程章资料.ppt

南昌大学机电工程学院 机械工程控制基础主讲：董增文机电工程学院南昌大学 南昌大学机电工程学院 机械工程控制基础 教材：杨叔子，杨克冲等编著.《机械工程控制基础》（第六版）.华中科技大学出版社，2005. 参考资料：[美]Katsuhiko Ogate编，《现代控制工程》，电子工业出版社， 朱骥北主编，《机械控制工程基础》，机械工业出版社董明晓，李娟等编著. 《机械工程控制基础》.电子 工业出版社，2010. 课程说明： 　　《机械工程控制基础》是全国高校工科，特别是电类与机电类专业的必修课程，许多学校将该课程列为研究生入学考试课程。 计划学时： 　　36学时其中讲课32学时，实验4学时) 前导课程： 数学、电工电子学、复变函数、积分变换等 后续教学环节： 机电一体化相关方向的　毕业设计 ( 南昌大学机电工程学院 第一章 概述 概述 1.1 工程控制理论的研究对象与任务 1.2 控制系统 1.3 控制系统的基本要求 1.4 机械制造发展与控制理论的应用 补 控制理论的发展 补 本课程的特点及学习方法 1.5 机械控制工程 第一章 绪论 1.1 机械工程控制论的研究对象任与务 1 .1 概述 控制论有什么用（为什么学）？ 控制论怎么用（学什么）？ 学控制论有什么困难（怎么学）？ 一些常识和术语（入个门）？ 机械控制工程 第一章 绪论 1.2 机械工程控制论的研究对象任与务 1.2 .1 控制论研究对象 工程控制论研究的是： 工程技术中广义系统的动力学问题 具体地说是工程技术中广义系统在一定的外界条件下（即输入或激励，包括外加控制和外加干扰）作用下，从系统的一定初始状态出发，所经历的由其内部的故有特性所决定的整个动态历程 例如： 机械控制工程 第一章 绪论 1.2 机械工程控制论的研究对象任与务 进水 出水 进水 出水 水位自动控制系统 控制目标：使被控对象按指定规律变化 系统 输入 输出 干扰 研究输入、系统特性、输出三者之间的动态关系 机械控制工程 第一章 绪论 1.2.2 控制论研究的内容 1.2 机械工程控制论的研究对象任与务 研究内容可分： 1、当系统已定，输入已知时，求出系统的输出，并通过输出来研究系统本身的有关问题——系统分析 2、当系统已定时，确定输入，且所确定的输入应使得输出 尽可能符合给定的最佳要求——最优控制 3、当输入已知时，确定系统，且所确定的系统应使得输出尽可能符合给定的最佳要求——最优设计 4、当输出已知时，确定系统，以识别输入或输入中的有关信息——滤波与预测 5、当输入与输出已知时，求出系统的结构与参数，即建立系统的数学模型——系统辩识 机械控制工程 第一章 绪论 1.3 控制系统 1.3.1 控制系统 系统是按一定规律联系在一起的元素的集合 1）系统的要素： 元素 元素之间的联系 2）系统与外界交互作用 外界对系统的作用——输入或激励 系统对外界的作用——输出（响应） 广义系统：具备系统要素的一切事务或对象 机械控制工程 第一章 绪论 1.3 控制系统 机械系统 机械系统：以实现一定的机械运动，输出一定的机械能，以及承受一定的机械载荷为目的的系统。 人为、有意识加上的系统激励（输入）——控制 偶然因素产生的无法完全人为控制的激励——扰动 例如： 机械控制工程 第一章 绪论 1.2 控制系统 补充概念：模型 模型（数学模型）：是研究、认识与描述系统的一种工具。 用数学方法描述的抽象的理论模型 表达一个系统内部各部分之间，或者系统与其外部环境之间的关系 静态模型：反映系统在恒定载荷或缓变载荷作用下或在系统平衡状态下的特性，系统的现时输出仅由其现时输入决定， 代数公式描述 动态模型：用于研究系统在迅变载荷作用下或在系统不平衡状态下的特性，系统的现时输出则是由其以前的历史决定的，需要以微分方程，或其离散形式——差分方程来描述。 机械控制工程 第一章 绪论 1.3 控制系统 1.3.2 反馈控制系统 反馈：一 个系统的输出，部分或全部被反过来用于控制系统的输入（华科版定义） 反馈：就是将系统的输出信号通过一定的检测元件变送返回到系统的输入端，并和系统的输入信号进行比较的过程。 反馈分正反馈、负反馈两种。 1、开环系统 控制系统的输出量不影响系统的控制作用，即系统中输出端与输入端之间无反馈通道。 机械控制工程 第一章 绪论 1.3