机械工程控制基础第五版--第一章绪论.ppt

课程背景简介 由于现代科学技术的迅猛发展，特别是由于微电子技术、电子计算机技术的迅猛发展，作为“三论”(控制论、系统论、信息论)之一的控制论本身也得到了进一步的发展。控制论的观点和思维方法向各个学科和专业渗透，也给机械工程这个古老的专业注入了新的活力。 机械工程控制论不仅能满足今天自动化技术高度发展的需要，同时它与信息科学和系统科学紧密相关，更重要的是它提供了辩证的系统分析方法，即不断从局部而且从整体上认识和分析机械系统，改进和完善系统，以满足科技发展和工业生产的实际需要。 课程简介 本课程是针对机械专业本科生开设的技术基础课。该课程侧重原理，其内容密切结合工程实际，是一门技术基础课。它以控制论为理论基础，以机械工程系统为研究对象的广义系统动力学；同时，它又是一种方法论。 学习本课程的目的 在于使学生能以动力学的观点而不是静态观点去看待一个机械工程系统；从整体的而不是分离的角度，从整个系统中的信息之传递、转换和反馈等角度来分析系统的动态行为；能结合工程实际，应用经典控制论中的基本概念和基本方法来分析、研究和解决其中的问题。这包括两个方面： ①对机电系统中存在的问题能够以控制论的观点和思维方法进行科学分析，以找出问题的本质和有效的解决方法； ②如何控制一个机电系统，使之按预定的规律运动，以达到预定的技术经济指标，为实现最佳控制打下基础。 主要内容介绍 (一) 绪论 控制系统的基本工作原理，控制系统的几种分类，控制理论的发展史，对控制系统的基本要求。 (二) 控制系统的数学模型及传递函数 LAPLACE变换，系统的数学模型，传递函数，典型环节的传递函数，系统的方框图及其联接，系统的信号流程图。 (三) 线性系统的时域分析 典型输入信号，控制系统的时域性能指标，一阶系统的时间响应，二阶系统的时间响应，系统的稳态误差。 主要内容介绍（续） (四) 频率特性分析法 频率特性的基本概念，典型环节的频率特性，系统的开环频率特性的绘制，系统的闭环频率特性。 (五) 控制系统的稳定性分析 稳定性的基本概念，代数稳定性判据，频域稳定性判据，系统的相对稳定性。 (六) 系统的校正方法 系统校正的一般概念，串联校正，反馈校正。 学时分配 序 号 内?? 容 课内学时?? 1 绪论 4 2 系统的数学模型及传递函数 8 3 线性系统的时域分析法 6 4 频率响应分析法 6 5 控制系统的稳定性分析 4 6 系统性能指标与校正(选上) 4 共计理论课时:32课时,学分2.0分 课程成绩:闭卷考试+作业+出勤 推荐参考书 陈康宁等，《机械工程控制基础》，西安交通大学出版社，1997。 王积伟等 ，《控制工程基础》，南京大学出版社 ，1993.。 董新景等，《控制工程基础》，清华大学出版社，1992。 胡寿松等，《自动控制原理》，科学出版社，2003。 先修课程 本课程的先修课程为“高等数学”、“线性代数”、 “复变函数”、““理论力学”、“机械原理”、“电工电子学”。尤其是“高等数学”、“线性代数”。 本课程所分析的系统，涉及机械、电气，所以在建立数学模型时，需运用到理论力学、电工、机械原理等多门课程的知识。 第一章 绪论 1.1 机械工程控制论的研究任务 一、控制、自动控制及控制论 二、系统及广义系统 三、机械工程控制论的研究对象 四、机械工程控制论的研究任务 一、控制、自动控制 控制：对对象施加某种操作，使其产生所期望的行为 自动控制：该操作由控制装置自动完成，无须人的参与 控制示例 热力系统： 直流电机速度控制系统 控制论 控制论：关于控制原理和控制方法的学科，研究事物变化和发展的一般规律。 控制三要素：被控对象、控制目标、控制装置 可控和能控： （1）被控对象必须存在多种发展的可能性； （2）可在多种可能性中通过一定的手段进行选择 控制论方法： 1.了解事物面临的可能性空间是什么； 2.在可能性空间中选择某一些状态为目标； 3.控制条件，使事物向既定的目标转换。 控制论（续） 二、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。 广义系统 三、机械工程控制论的研究对象 机械工程控制论实质上是研究机械工程技