机械工程控制基础第一章.ppt

制作：华中科技大学 熊良才、吴波、陈良才 聊城大学 汽车与交通工程学院 机械工程控制基础 授课人：张来刚 第一页，共三十四页。 个人介绍： 姓名：张来刚 学习经历： 本科毕业于吉林大学，大学期间所学专业：电子信息工程； 2007年在中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所就读研究生，今年7月博士毕业；所学专业：机械电子工程；主要研究方向：视觉测量，光电测控 业余爱好： 羽毛球，足球，乒乓球 联系方式： 电话：136 0635 4072 E-mail： 家乡：聊城 东阿 第二页，共三十四页。 制作：华中科技大学 熊良才、吴波、陈良才 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 第三页，共三十四页。 聊城大学 汽车与交通工程学院 机械工程控制基础 第四页，共三十四页。 本课程的主要内容： 第一章 绪论 第二章 系统的数学模型 第三章 系统的时间相应分析 第四章 系统的频率特性分析 第五章 系统的稳定性 第六章 系统的性能指标与校正 第七章 非线性系统初步 第八章 线性离散系统初步 第九章 系统辨识初步 第五页，共三十四页。 第一章 绪论 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 第六页，共三十四页。 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 第七页，共三十四页。 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 第八页，共三十四页。 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” 第九页，共三十四页。 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 第十页，共三十四页。 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 第十一页，共三十四页。 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 第十二页，共三十四页。 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。 二、机械工程控制论研究对象与任务 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 第十三页，共三十四页。 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 二、机械工程控制论研究对象与任务 第十四页，共三十四页。 二、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