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连续控制系统 离散控制系统 线性控制系统 非线性控制系统 定常系统 时变系统 位移控制系统 温度控制系统 速度控制系统 3. 按信号类型分 4. 按线性性质分 5. 按时变情况分 6. 按被控量分 …… 系统的稳定性——系统正常工作的首要条件 六、对控制系统的基本要求 系统的稳定性——系统恢复平衡状态的能力 稳定性好,则系统恢复平衡状态的能力强 系统的快速性 快速性好,则消除偏差快,或调整时间短。 系统的准确性 准确性好,则调整过程结束后,输出值与期望值偏差小 控制理论基础 教材: 杨叔子等,机械工程控制基础,华中科技大学出版社,(第六版),2011 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 第一章 绪论 什么是控制?为什么要学控制论? 1.机电一体化产品的出现与逐渐普及 “机”+“电”? “信息传递与交换” 控制论、系统论、 信息论、微电子技术(计算机技术)相结合的产品 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” 设计: 动态设计 制造: 关注制造过程 的动态特性. 使用:系统的动态特性(安全、性能) 维护:监测与故障预测、诊断 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 4.生产组织管理(过程的优化) 加工状态监控 喷气发动机性能监控 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 6.个人日常生活和工作 电冰箱、电饭煲、空调器、音响、收音机等等 7. 方法论 “反馈控制的思想” 控制:施加某种操作于对象,使其产生所期望的行为。 图1.1 蒸汽机离心调速器 一、概述 自动控制:由控制装置自动完成,无需人的参与。 图1.2 液位人工控制 图1.3 液位自动控制 检测偏差 实施控制 消除偏差 1.1机械工程控制论的研究对象与任务 一、系统及广义系统 系统是由相互联系、相互作用的若干部分构成且具有一定运动规律的一个有机整体。 一个较大系统之内可能包括若干个较小的子系统。不仅系统的个部分之间存在非常紧密度联系,而且,系统与外界之间也存在一定的联系。 控制的三要素 控制对象、控制目标、控制手段(装置、算法等) 可控性与能控性 控制对象有多种运动状态的可能性; 能够通过控制手段使控制对象的状态达到控制目标 控制论的方法论 明确事物发展的多种可能性 确定其中一种可能性为控制目标 实施控制实现控制目标 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。 1.1 机械工程控制论的研究对象与任务 1.系统:元素按一定规律组合起来的能完成一定功能的集合。 要素 元素 元素之间的联系 系统与外界的交互作用 外界对系统的作用:输入、干扰 系统对外界响应:输出 外界的作用 信息的传递 与交互 系统的响应 控制论:技术学科、技术哲学、科学方法论 控制论强调: 对象是一个“系统”; 系统不断“运动” (经历动态历程,包括内部状态和 外部行为) “外因” (输入、干扰)是运动的条件 “内因”(系统的固有特性)是运动的根据 系统普遍存在信息的传递、交互与反馈是控制论的中心思想 1.1 机械工程控制论研究对象与任务 1.1机械工程控制论研究对象与任务 控制论与其它学科结合,形成众多的分支学科 经济学 生物学 社会学 机械工程 机械工程控制论 控制论 经济控制论 社会控制论 生物控制论 工程控制论 共同的本质特点:通过信息传递,处理与反馈进行控制 工程技术 1.1 机械工程控制论研究对象与任务 系统的组成元素可以是子系统; 又可是更上一层系统的组成元素。 系统的层次性与相对性: 广义系统: 具备系统要素的一切事物或对象 机械工程中的广义系统: 元件、部件、仪器、设备、加工过程、操作设备、测量、车间、部门、
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