【2017年整理】机械控制原理1绪论.ppt

自动控制原理;课程背景简介;课程简介;学习本课程的目的;主要内容介绍;主要内容介绍（续）;学时分配;教材： 杨叔子，杨克冲等,《机械工程控制基础》 华中科技大学出版社,(第六版),2011 6:8080/jxgckzjc/kcxx.php 参考文献： 1.胡寿松等,自动控制原理,国防工业出版社,(第三版),1994. 2.李友善.自动控制原理,国防工业出版社,1980 3.陈康宁.机械工程控制基础.西安交通大学出版社.1997. 4.Matlab使用手册;先修课程;*;为什么要学控制论？ 1.机电一体化产品的出现与逐渐普及 ;2.机械系统朝高速、高负载、超精密、超大型或超微型等方向发展。（设计、制造、使用、维护）“动态”;3.动态测试、信号处理（信号与系统） 传感器的选择、信号预处理器的设计、数字信号的处理、特征提取;5.其他工程应用 军事、航天领域 火炮、雷达、跟踪系统、人造卫星、宇宙飞船等 流程工业 轧钢过程、工业窑炉、石油化工、水泥建材、玻璃、造纸等 现代农业生产 自动灌溉；农产品质量检测；疫情检测等。 其他领域 通信、交通、医学、环境保护、经济管理等;控制：施加某种操作于对象，使其产生所期望的行为。;*;自动控制：由控制装置自动完成，无需人的参与。;*;*;热力系统：;直流电机速度控制系统;控制的三要素;机械工程控制论研究机械工程技术中的广义系统动力学问题。;控制论：技术学科、技术哲学、科学方法论;二、机械工程控制论研究对象与任务;二、机械工程控制论研究对象与任务;广义系统：;系统具有如下特性 （1）系统的性能不仅与系统的元素有关，而且还与系统的结构有关. 例：对R－C－L电网络，当元件的位置发生改变时： ;（2）系统的内容比组成系统各元素的内容要丰富得多； 孤立的考察这两个对象： 考察k－m系统，分析各元素其动力学方程及系统动力学方程. （3）系统往往表现出在时域、频域等域内的动态特性。;机械系统:;系统模型:;例：机器隔振系统模型;;2. 系统的动力学问题;*;例：弹簧-质量-阻尼单自由度系统;对一般的线性系统而言，其结论可推广到n阶线性微分方程;*;系统分析问题：已知系统和输入，求输出（或响应），并通过响应来研究系统本身的问题。 最优控制问题：已知系统和理想输出，求最优输入，使实际输出满足要求。 最优设计问题：已知输入，设计系统，使输出满足要求。 滤波与预测问题：设计或选择合适的系统，以便由输出识别输入或输入中的有关信息。 系统辨识问题：已知输入和输出，要识别系统的结构和参 数，建立系统的数学模型。;;1.信息 定义1：一切能表达一定意义的信号、符号和密码等。 如：报纸，烽火，电报，记号、手势等等 定义2：能够用来消除不确定性的东西。如： 报纸（过时、适时），情报（过时，适时），足球比赛（势均力敌，势力悬殊），书籍（好，差）等 定义3：事物运动的状态和方式。如： 体温——人体状态； 设备的振动、噪声、温度等——设备的状态 设计图纸——产品状态（产品信息） 工艺卡——制造过程状态（工艺信息） ;例1. 控制原理：;例2. 加工过程;*;*; ; ;以发动机离心调速系统为例;;对控制系统，可从不同的角度分类;闭环控制系统：;自动调节系统(恒值系统)：系统的输出保持常量。 ;连续控制系统;系统的稳定性——系统正常工作的首要条件;七、自动控制系统方框图的绘制;绘制步骤： (1)分析控制系统的工作原理，找出被控对象 (2)分清系统的输入量、输出量 (3)按照控制系统各环节的定义，找出相应的各个环节 (4)按信息流动的方向将各个环节用元件方框和连线连接;例1：设电热水器如图(例1.1.a)所示。为了保持希望的温度，由温控开关接通或断开电加热器的电源。在使用热水时，水箱中流出热水并补充冷水。试说明该系统工作原理并画出系统的方框图。;被控对象：水箱 被控制量（输出量）：水的实际温度，To 输入量：用户希望的温度，Ti 干扰：放出热水并注入冷水或水箱散热 ; 例2：图(例1．2．a)为一恒温箱的温度控制系统，试分析这个系统的自动调温过程，说明这个系统的输出量、输入量、控制量和扰动量各是什么，并画出系统控制框图。;被控对象：恒温箱 被控制量(系统输出)：恒温箱的实际温度To(℃)； 输入量（给定值)：希望的恒温箱的温度Ti(℃)； 控制量：加热电阻丝的输出功率； 扰动量：恒温箱散热量。 ;课后作业：