机械操纵工程基本演示演示课件.ppt

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机械操纵工程基本演示演示课件

;第一章 绪 论;随着生产的发展和科学技术的进步,自动控制技术已广泛地应用于工农业生产、交通运输和国防、宇航等领域,并成为当今被受重视的高技术之一。 现代生活之中同样享受自动化技术。 现代自动化技术的科学基础是工程控制论的理论和方法,各种自动化元部件和计算机则是它的物质基础。 掌握和了解工程控制论的基本理论和方法,对各专业的科学技术人员都是十分必要的。;控制理论在工程技术领域中体现为工程控制论。 -----《工程控制论》,钱学森,1954. 学科背景:老“三论”(SCI论) 系统论 控制论 信息论 ; 1.1 概 述; 系统论的创始人 美籍奥地利生物学家贝塔朗菲。 系统论定义 系统论要求把事物当作一个整体或系统来研究,并用数字模型去描述和确定系统的结构和行为。 所谓系统,即由相互作用和相互依???的若干组成部分结合成的、具有特定功能的有机整体;而系统本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分。 ;贝塔朗菲的系统论观点 认为复杂事物功能远大于某组成因果链中各环节的简单总和.一切生命都处于积极运动状态,有机体作为一个系统,保持动态稳定是系统向环境充分开放,获得物质、信息、能量交换的结果。 系统论三大基本特征 系统论强调整体与局部、局部与局部、系统本身与外部环境之间互为依存、相互影响和制约的关系,具有目的性、动态性、有序性三大基本特征。 系统论核心思想 是寻找建立一定结构形式联结构成的具有某种功能的有机整体。 ;控制论的诞生 1948年,美国数学家诺伯特.维纳(Norbert Wiener) 发表了专著《控制论(或关于在动物和机器中控制和通讯的科学)》,标志着控制论这一学科的诞生。 控制论的基点就是把控制系统当作一种信息系统。 ;维纳定义 “控制论”是关于动物和机器中控制和通信的科学。 普通定义 控制论是研究系统的状态、功能、行为方式及变动趋势,控制系统的稳定,揭示包括机器、生物、社会在内的各种不同系统的共同的控制规律,使系统按预定目标运行的技术科学。;来源于社会实践活动,有它产生的实践和理论基础 人类很早就有“风磨漏斗”、“蒸汽机的调节器”。 19世纪以来,出现了以电信号传递信息为主的控制过程,如:数控机床、控制炼钢等等。 第二次世界大战以前,在美国,一些不同学科的科学家自发地建立组织讨论会,研究各学科之间的交叉资料问题。维纳参加了这样的讨论,得到了启迪,形成了控制论的思想基础。 控制技术与人类进步 观看The Hong Kong University of Science and Technology的Control_history.ppt ; 以维纳的《控制论》为标志,1948年正式形成。 三个时期: 第一个时期 :经典控制理论时期 40年代末到50年代 单机自动化 局部自动化 单变量控制 自动调节器 伺服系统   第二个时期 :现代控制理论时期 60年代 多变量控制 最优控制 多种变化因素 航天系统 导弹系统 人造卫星 第三个时期 :大系统理论时期 70年代 规模庞大 结构复杂 变量参数多 目标不单一 生物系统 社会系统 机器人 ;发展前景: 向大系统理论发展: 规模庞大、结构复杂、功能综合、因数众多…… 向智能控制系统发展:自组织、自学习、自修复、自繁殖…… 以理论控制论为中心的四大分支(也有不同分法): 工程控制论 (技术系统、工程系统) 生物控制论 (生物系统) 社会控制论 (社会系统) 智能控制论 (思维系统);定义 作为一种研究方法,就是运用信息论观点,把系统看作是借助于信息的获取、加工、处理、传递而实现其目的的运动过程。 1948年申农发表的代表作通信的数学理论被视为信息论的奠基之作。 研究范围 主要研究一切与信息有关的概念、理论及信息传播的各种要素与效果问题。 ; 信息要素 在信息论中,信息被视为客观世界的第三大要素。 它与第一大要素物质,第二大要素能量相并列。就是说,世界由物质,能量和信息三者构成。 ;课程范围 课程以反馈控制理论为核心,突出基本概念和基本方法,介绍控制系统建模方法,线性系统的时域、频域和根轨迹的分析与设计方法,介绍基于MATLAB的控制系统分析、设计和仿真。 课程意义 《控制工程基础》讲授各类控制系统共性的技术基础科学知识,具有科学方法论的鲜明特点,研究的问题带

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