《緒論副本副本》ppt課件

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1、控制原理主講教師:趙慧工作單位:武漢科技大學(xué)機(jī)械自動(dòng)化學(xué)院機(jī)械電子系聯(lián)系方式:教一樓607室zhwust@163.com2《控制原理》是工科機(jī)類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，起著銜接基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識(shí)，溝通機(jī)、電類相關(guān)專業(yè)課程的重要作用。了解《控制原理》在現(xiàn)代機(jī)電設(shè)備中，控制系統(tǒng)是將構(gòu)成設(shè)備的光、機(jī)、電、液等各個(gè)子系統(tǒng)組合成一個(gè)有機(jī)整體的核心環(huán)節(jié)?？刂评碚摷捌浼夹g(shù)在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)行業(yè)以及航天航空、軍工國防等多個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛和重要的應(yīng)用?！犊刂圃怼氛n程所介紹的經(jīng)典控制理論既是現(xiàn)代控制技術(shù)的理論基礎(chǔ)，也是進(jìn)行機(jī)械工程控制系統(tǒng)分析與

2、設(shè)計(jì)所依賴的主要技術(shù)方法之一。3控制技術(shù)的應(yīng)用中國馬鈞研制出用齒輪傳動(dòng)的自動(dòng)指示方向的指南車（235年）英國J.Watt用離心式調(diào)速器控制蒸汽機(jī)的速度（1788年）4控制技術(shù)的應(yīng)用美國MITServomechanismLaboratory研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床(1952)美國GeorgeDevol研制出第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人樣機(jī)(1954)5控制技術(shù)的應(yīng)用前蘇聯(lián)第一座投入使用的太空空間站(1974)美國第一架航天飛機(jī)原型機(jī)企業(yè)號(hào)(1977)6控制技術(shù)的應(yīng)用薄板連鑄連軋生產(chǎn)線機(jī)器人搬運(yùn)汽車焊接生產(chǎn)線7課程教學(xué)安排理論教學(xué)1.緒論實(shí)驗(yàn)

3、教學(xué)1.典型環(huán)節(jié)及其時(shí)間響應(yīng)2.系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型6.系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正5.穩(wěn)定性分析4.頻率特性分析3.時(shí)間響應(yīng)分析3.線性系統(tǒng)穩(wěn)定性分析及其校正2.頻域響應(yīng)實(shí)驗(yàn)《控制原理》8課程教材和主要參考書教材楊叔子等.機(jī)械工程控制基礎(chǔ)，華中科技大學(xué)出版社，2005、2013，第5、6版主要參考書董景新等.控制工程基礎(chǔ),清華大學(xué)出版社,2003，第2版李友善.自動(dòng)控制原理(上冊(cè)),國防工業(yè)出版社，1980裴潤等.自動(dòng)控制原理(上冊(cè)),哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2006楊前明等.機(jī)械工程控制基礎(chǔ)，華中科技大學(xué)出版社，2010《控制原理》9

4、第一章緒論本章教學(xué)內(nèi)容1.1機(jī)械工程控制論的研究對(duì)象與任務(wù)1.2系統(tǒng)及其模型1.4系統(tǒng)的分類及對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求1.3反饋本章教學(xué)目的本章的教學(xué)旨在使同學(xué)們對(duì)本課程的教學(xué)內(nèi)容有個(gè)大致了解，對(duì)控制理論、控制系統(tǒng)的有關(guān)概念有個(gè)基本認(rèn)識(shí)，對(duì)機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析方法能有初步的體會(huì)?！犊刂圃怼?0《控制原理》1.1機(jī)械工程控制論的研究對(duì)象及任務(wù)控制——指一事物對(duì)另一事物所施加的強(qiáng)制性約束，對(duì)控制系統(tǒng)而言，這種約束是讓某個(gè)物理量按一定規(guī)律變化。具有以下特點(diǎn)：具有某種不確定性；這種不確定性的變化可借助信息來表示；控制的過程就是不斷減少

5、這種不確定性的過程?？刂普摚–ybernetics）——關(guān)于在動(dòng)物和機(jī)器中控制和通訊的科學(xué)，研究的是更為廣泛的系統(tǒng)里更為一般的控制規(guī)律。工程控制論——控制論在工程技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用，是以一般工程系統(tǒng)為研究對(duì)象，研究系統(tǒng)及其輸入、輸出三者之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。機(jī)械工程控制論——控制論在機(jī)械工程中的應(yīng)用，主要以機(jī)械系統(tǒng)為研究對(duì)象。本課程主要是應(yīng)用古典控制理論研究單輸入單輸出線性系統(tǒng)中系統(tǒng)與其輸入、輸出之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。111.1機(jī)械工程控制論的研究對(duì)象及任務(wù)：舉例系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型反映了系統(tǒng)與其輸入輸出三者的關(guān)系，可歸納為：（1）系統(tǒng)、輸入已

6、知，求輸出：系統(tǒng)分析（本課程重點(diǎn)）（2）系統(tǒng)、輸出已知，求輸入：最優(yōu)控制、最佳濾波（3）輸入、輸出已知，求系統(tǒng)：最優(yōu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)辨識(shí)作用著不同輸入的同一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程或數(shù)學(xué)模型《控制原理》121.2系統(tǒng)及其模型系統(tǒng)——由相互聯(lián)系、相互作用的若干部分或元素，以一定的結(jié)構(gòu)組成的具有特定功能的整體，即具有以下特性1.2.1系統(tǒng)具有整體性具有相對(duì)獨(dú)立性具有特定的結(jié)構(gòu)具有一定的功能，或一定的目的性要點(diǎn)：(1)系統(tǒng)整體特性不是組成系統(tǒng)的各元件特性的簡單迭加；(2)系統(tǒng)性能除了與組成系統(tǒng)的元件的性能有關(guān)還與元件間相互結(jié)合的形式有

7、關(guān)?！犊刂圃怼?3機(jī)械系統(tǒng)——以實(shí)現(xiàn)一定的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，承受一定的機(jī)械載荷為目的，由機(jī)械元件組成的系統(tǒng)（包括液壓系統(tǒng)），如軋機(jī)、機(jī)床、交通工具等。1.2.2機(jī)械系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)的激勵(lì)：外界對(duì)系統(tǒng)的作用，也稱為系統(tǒng)輸入，通常表現(xiàn)為力/扭矩（載荷）。該作用如果是有意施加的通常可稱之為“控制”，否則就被視為“擾動(dòng)”。機(jī)械系統(tǒng)的響應(yīng)：系統(tǒng)在輸入作用下所產(chǎn)生的輸出，通常表現(xiàn)為位移（角位移）或變形。1.2系統(tǒng)及其模型《控制原理》141.2.3靜態(tài)模型與動(dòng)態(tài)模型《控制原理》數(shù)學(xué)模型——用數(shù)學(xué)方法并依據(jù)物理或?qū)I(yè)定律描述一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部各部分之間、

8、系統(tǒng)與其外部環(huán)境之間相互關(guān)系的理論模型。靜態(tài)模型——反映系統(tǒng)在恒定或緩變載荷作用下，或在平衡狀態(tài)下的系統(tǒng)特性的數(shù)學(xué)模型。靜態(tài)模型一般用代數(shù)方程描述。動(dòng)態(tài)模型——反映系統(tǒng)在迅變載荷作用下，或在系統(tǒng)不平衡狀態(tài)下的系統(tǒng)特性的數(shù)學(xué)模型。動(dòng)態(tài)模型一般用微分方程或差分方程描述。靜態(tài)模型的輸出取決于當(dāng)前輸入，動(dòng)態(tài)模型