第1—控制系统的基本概念1.ppt

第1章 控制系统的基本概念 §1-1 控制系统的工作原理及其组成 §1-2 控制系统的基本类型 §1-3 对控制系统的基本要求 §1-4 控制工程发展概况 本章教案 目的、要求 讲课思路 重点、难点 课堂小结 习题 课后检查 §1-0 引言 系统的概念 控制论属于动力学的范畴 创始人：Norbert Wiener(维纳),1948 相对论、量子论、控制论(Control Theory) 20世纪上半叶三大科学革命 信息：一切能表达一定含义的信号、密码、情报和消息 继能量、质量之后的又一重要科学概念 机械工程中的信息概念： 应力、变形、温升、几何尺寸与形状精度、表面粗糙度以及压力、流量等 控制过程中的信息传递 §1-1 控制系统的工作原理及其组成 1.1.1 工作原理 1.1.2 开环控制和闭环控制 1.1.3 闭环控制系统的组成 1.1.1 工作原理 1.1.2 开环控制和闭环控制 开环控制系统的特点 闭环控制系统的特点 1.1.3 闭环控制系统的组成 §1-2 控制系统的基本类型 一、按输入量的特征分类 瓦特调速器 液位控制系统 二、按系统中传递信号的性质分类 分类法小结 开环与闭环(Open-loop / Closed-loop)系统 线性与非线性 (Linear/Nonlinear)系统 集中参数与分布参数(Lumped / Distributed Parameter)系统 时变与时不变(Time-variant / Time-invariant or Stationary / Non-stationary)系统 确定性与随机(Deterministic / Random)系统 单变量与多变量(Single variable / Multivariable or SISO / MIMO)系统 连续与离散(Continuous / Discrete)系统 经典控制论的适用范围 Closed-loop, Linear, Lumped Parameter, Stationary, Deterministic, Single Variable and Continuous Variable.闭环、线性、集中参数、时不变、确定性、单变量、连续系统。 另外，还有如下提法： 优化(Optimal / Optimum)控制系统 适应(Adaptive)控制系统，时变的 自适应(Self-adaptive)控制系统，时变的 过程(Process)控制系统 不连续系统(Discontinuous Variable System) 离散系统(Discrete Variable System) §1-3 对控制系统的基本要求 §1-4 控制工程发展概况 自学 * 广义系统：完成一定任务的一些部件的组合。 控制系统(Control System) ： 系统的可变 输出能按照参考输入（或控制输入）进行调节的系统。 （自学） 掌握传递函数的概念、特点，典型环节传递函数的特点，及闭环系统相关概念。 基本按教材内容顺序进行，强调典型环节传递函数、闭环传函、开环传函及其相互关系。 重点是微分方程的列写，传函的概念、特点及求法，典型环节的传函，方框图的绘制及简化。难点方程列写及方框图绘制。 同学反映学起来比较吃力，应进一步注重概念，简化数学推证。 习题2.2 (b)、(e)，2.5，2.7，2.8 。 部分同学对本章基本要求尚未完全掌握。 广义系统：完成一定任务的一些部件的组合。 它不限于一台机器、一个结构，可以是一个过程（如切削过程、生产过程等），也可以是一些抽象的动态现象（人—机工程学中人的思维及动态行为）。 控制系统： 系统的可变 输出能按照参考输入（或控制输入）进行调节的系统。 万物都在控制之中 控制系统的动态响应 控制论 研究控制系统对指令或扰动的动态响应 §1-0 引 言 控制论三要素（中心思想）： 维纳经过比较研究发现，机器系统、生命系统，甚至社会系统、经济系统都具有一个共同特点：即通过信息的传递、加工处理并利用反馈来进行控制 信息的传递、反馈及利用反馈进行的控制 §1-0 引 言 工件尺寸是信息，经过工艺过程的转换，加工前后工件尺寸的分散情况有所变化。 毛坯尺寸 工件尺寸 工艺过程 控制过程即对信息的加工处理过程。 §1-0 引 言 机械工程控制论 是现代制造技术的支撑学科之一 机械工程早期所涉及的问题大多是纯几何的、静力学的或是到达平衡状态后的稳定运动 随着生产及科技的发展，机械工程面临着许多高精度、高速度、高温、高压等复杂问题，涉及系统或过程的动特性、瞬态过程以及具