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任课教师介绍 1962年出生。1980年进入清华大学本科学习,1985年以本专业第一名的成绩取得学士学位,1991年取得博士学位,并获清华大学优秀博士论文奖。 现受聘担任清华大学机械工程系教授和博士生导师,材料加工工程与自动化研究所副所长,材料加工过程控制学科方向责任教授,清华汽车工程开发研究院技术委员会成员。还是中国机械工程学会高级会员,中国焊接学会机器人及自动化专业委员会学术主任,美国IEEE会员和SPIE会员等。 任课教师介绍 近年来致力于?材料加工复杂过程建模与控制、?机器人技术及应用、?现代功率电子系统、?先进汽车制造技术等领域的研究工作。主持和承担国家科技攻关计划课题、国家863高技术计划项目、国家973基础研究计划项目、国家自然科学基金资助项目、国家教育部专项经费资助计划项目、国防工业研究项目等。发表学术论文80余篇,申请国家发明专利4项,曾两次获得国家教委“科技进步奖”、国家教育部“高校青年教师奖”、清华“学术新人奖”暨香港 “新鸿基——优秀青年教授奖”等。 任课教师介绍 先后讲授“材料加工学科前沿”、“材料加工工艺学”、“控制工程基础”、“机电系统自动控制原理”等课程。培养博硕研究生18名。 主持学校211工程项目“计算机集成材料加工技术研究基地”和985工程项目“测控技术教学实验基地”的建设。 课程主要内容 自动控制理论概述 控制系统的动态数学模型 时域瞬态分析 控制系统的频率特性 控制系统的稳定性分析 控制系统的误差分析和计算 控制系统的性能分析与校正 课程学习要求 按时上课,认真听讲 亲笔手书,完成作业 参与实验,撰写报告 闭卷考试,成绩叠加 自动控制理论概述 自动控制:在没有人直接参与的情况下,利用控制装置使被控对象的某一物理量自动地按照预定的规律运行。 自动控制系统:能够对被控制对象的工作状态进行自动控制的系统。包括被控对象和控制装置。被控制对象是指要求实现自动控制的机器、设备或生产过程。控制装置则是指对被控对象起控制作用的设备总体。常见的控制系统可以是只控制一个物理量,也可以是包括一个企业、机构全部过程的大系统,可以是一个具体的工程系统,也可以是抽象的社会系统、生态系统或经济系统等。 自动控制理论概述 控制论:包括工程控制论、生物控制论和经济控制论。工程控制论主要研究自动控制系统中的信息变换和传送的一般理论及其在工程设计中的应用。而自动控制原理仅仅是工程控制论的一个分支,只研究控制系统分析和设计的一般理论。自动控制原理相应分为古典控制理论、现代控制理论、智能控制理论。 本课程限于古典控制理论的部分内容。 自动控制理论概述 开环控制 控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程,其输出量不对系统的控制作用发生影响。 例如:自动洗衣机、交通信号灯 …… 自动控制理论概述 闭环控制 控制装置与被控对象之间既有顺向作用,又有反向联系的控制过程。 输出量送回到输入端并与输入信号比较的过程称为反馈。反馈信号与输入信号相减而使偏差值越来越小,则称为负反馈;反之,为正反馈。 自动控制理论概述 自动控制理论概述 自动控制理论概述 电加热炉系统方块图 自动控制理论概述 自动控制理论概述 复合控制 是开环控制与闭环控制相结合的一种控制方式,是在闭环控制回路的基础上,附加一个输入信号或扰动作用的顺馈通路,来提高系统的控制精度。 自动控制理论概述 自动控制理论概述 控制系统分类 按照描述系统的数学模型:线性与非线性、定常与时变; 按照系统传送信号的性质:连续时间与离散时间; 按照系统元件类型:机电、液压、气动、生物…… 按照系统功用:温控、位控…… 按照系统输入信号变化规律:恒值调节系统、程序控制系统、随动控制系统 典型反馈控制系统方块图 对控制系统的基本要求 稳定性:由于惯性等原因,可能会引起系统振荡而使其失去工作能力。稳定性是指动态过程的振荡倾向和系统能够恢复平衡状态的能力。输出量偏离平衡状态后应该随时间收敛并且最后回到初始的平衡状态。稳定性的要求是系统工作的首要条件。 快速性:在系统稳定的前提下,输出量与给定输入量之间产生偏差时,消除这种偏差过程的快速程度。 准确性:亦称静态精度,是指在调整过程结束后输出量与给定的输入量之间的偏差,即稳态误差。 自动控制理论概述 最优控制 要求控制系统实现对某种性能标准为最好的控制,这种性能标准称为性能指标(目标函数)。如时间最优控制(快速最优控制)。 最优控制的一般理论包括极大(小)值原理和动态规划法。 自动控制理论概述 自适应控制 当系统特性或元件参数变化或扰动作用很剧烈时,能自动测量这些变化并自动改变系统结构和参数,使系统适应环境的变化并始终保持最优的性
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