机械工程控制基础第一章精讲.ppt

机械工程控制基础;机械工程控制基础;第1章 绪论; 1765年，瓦特发明蒸汽机，用离心式调速器控制蒸气机 1948年，维纳《控制论－或关于在动物和机器中控制和通信的科学》产生 40－60年代 经典控制理论（频域法为主） 60－70年代 现代控制理论（时域法为主) 70年代以后 大系统控制理论 ;自动控制研究的内容 经典控制理论 现代控制理论 经典控制理论 主要研究对象:对单输入单输出线性定常系统的分析和设计问题。 现代控制理论 主要研究对象:多输入、多输出、时变参数、高精度复杂系统的分析和设计问题。;;引言;热力系统的例子;热力系统的自动反馈控制 ;控制系统示例;几个定义;过程定义;;系统定义;物理学系统;食物网：食物链相互交错成网状的形式;扰动定义;1.1 控制论的研究对象与任务;解：分析质量块m受力，有外力F, 弹簧恢复力 Ky（t） 阻尼力 惯性力 由于m受力平衡，所以;式中：y——m的位移（m）； f——阻尼系数（N·s/m); K ——弹簧刚度（N/m)。;输入F(t) 外界作用;1.2 系统及其模型;基本电学问题;机电系统微分方程：电枢电压控制直流电动机;电磁转矩方程;基本动力学问题分析;;1.3 反馈;反馈控制;　锅炉汽包水位控制系统;反馈控制系统;闭环控制系统 ;闭环系统的组成;自动补水装置;离心调速器;液面控制;压力控制系统;*;随动系统;典型的位置随动系统的组成;自动调整系统;过程控制系统;精馏塔工艺操作工艺要求;精馏塔; 1)进料量F波动的影响 ;正反馈和负反馈;负反馈：使系统的输出值与目标值的偏差愈来愈小 正反馈：使系统的输出值与目标值的偏差愈来愈大;发电机离心调速系统;发电机离心调速系统框图;基本特点;稳定性 被控制信号能跟踪已变化的输入信号，从一种状态到另一种状态，如果能做到，我们就认为该系统是稳定的，这是对反馈控制系统提出的最基本要求。 快速性 　　对过渡过程的形式和快慢提出要求，一般称为动态性能。 　　稳定高射炮射角随动系统，虽然炮身最终能跟踪目标，但如果目标变动迅速，而炮身行动迟缓，仍然抓不住目标。 准确性 　　用稳态误差来表示。 　　在参考输入信号作用下，当系??达到稳态后，其稳态输出与参考输入所要求的期望输出之差叫做给定稳态误差。显然，这种误差越小，表示系统的输出跟随参考输入的精度越高。 ;.稳定性：是保证控制系统正常工作的先决条件。 .快速性：动态性能，有指标。 .准确性：稳态（过度结束后的）值应尽量与期望值一致。;1.5 控制理论发展的简单回顾;智能控制技术： 90年代开始发展 专家系统 模糊控制 神经网络 正在发展的各个领域 自适应控制 大系统理论 鲁棒控制 非线性控制（微分几何，混沌，变结构）