第一章 机械工程控制基础 绪论.ppt

(3) 极点配置设计法—包括基于传递函数模型及基 于状态空间模型的两种极点配置设计方法. (4) 最优设计方法—主要包括线性二次型最优控制 及状态的最优估计两方面内容，简称LQG （Linear Quadratic Gaussian）问题。 (5) 系统辨识及自适应控制。 2 采样系统理论 除了包括离散系统的理论外，还包括： (1) 采样理论—包括香农（Shannon）采样定理、 采样频谱及混叠、采样信号的恢复及采样系 统的结构图分析等。 (2) 连续模型及性能指标的离散化 (3) 采样控制系统的仿真 (4) 采样周期的选择 (5) 数字信号整量化效应的研究：如量化误差、非线 性特性的影响等。同时还包括数字控制器实现 中的一些问题，如计算延迟 、控制算法编程 等。 3 数字系统理论 1.5 计算机控制系统的发展概况 1946年，电子计算机问世 1950s—开创期，计算机用于过程控制 1960s—DDC系统的应用：1962年，英国帝国化学 公司实现了一个DDC系统，其数据采集点 224个，控制阀门数129个 1967-1975年—集中式计算机控制系统的应用，出现 了适合工业生产过程控制的小型计算机 1972年，微型计算机问世， 1975年至今，以微处理器为核心的分层分布式控制系 统DCS –美国Honeywell公司的TDC-2000，TDC-3000 –日本恒河公司的CENTUM，等 1980s后期-1990s—16位机→32位机→64位机 –多媒体技术 –人工智能技术(模糊控制、专家控制，神经网络) –工厂综合自动化CIMS 时 域 频 域 单输入- 单输出 系统 连 续 微分方程 传递函数法 (Laplace变换) 离 散 差分方程 Z传递函数法 (Z变换) 多输入- 多输出 系统 连 续 一阶微分方程组 (状态空间法) 传递矩阵法 离 散 一阶差分方程组 (离散状态空间法) Z传递矩阵法 1.6.1 计算机控制系统是采样-数字（离散）控制系统 1.6 研究方法与课程内容 1.5.2 课程的主要内容 — 两条主线 物理结构 计算机 硬件 系统 如：PLC； 工控机； 单片机等. 输入通道 （模拟的、数字的） 输出通道 （模拟的、数字的） 测量环节 （传感器、 放大器等） 执行环节 （液压、气动、 电气等） 被 控 对 象 数学模型—连续系统的时间离散化、模拟量数字化 连续信号的 采样与量化 离散控制系统的数学基础-Z变换 线性离散系统的 Z传递函数分析法 计算机控制系统的模拟化(含PID调节器)设计 线性系统的 状态变量分析 计算机控制系统的 （直接）离散化设计 应用：计算机控制系统的工程设计 状态空间设计法 ! 课程讲授以此主线为主 * 计算机控制系统 第一章 绪论 中南大学机电工程学院 计算机控制系统 —面向机电一体化的计算机控制技术 主讲人 魏文元 2014年9月-12月 教学安排 总学时：32学时，课堂讲授。 教材[1]：刘恩沧编著.计算机控制系统分析与设计. 华中科技大学出版社. 1997年版. 教材[2]：陈维山，赵杰编著. 机电系统计算机控 制. 哈尔滨工业大学出版社. 1999年版. 主要参考书 [1] 邴志刚等编著. 计算机控制— 基础·技术·工具· 实例. 清华大学出版社，北京交通大学出版社. 2005年. [2] 计时鸣主编. 机电一体化控制技术与系统. 西安 电子科技大学出版社. 2009年. [3] 李元春主编. 计算机控制系统. 高等教育出版社. 2009年. [4] 姜学军编著. 计算机控制技术. 清华大学出版社. 2005年. 学时分配 1. 绪论 2学时 2. 计算机控制系统的硬件基础 2学时 3. 计算机控制数学基础 4学时 4. 线性离散系统的Z传递函数分析法 6学时 6