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机械工程操纵基础1章节

机 械 控 制 工 程 基 础; 第一章 绪 论 一、概述 ;2、经典控制理论及经典控制理论; ; 3、历 史 回 顾 公元前1400-1100年, 中国、埃及和巴比伦 相继出现自动计时漏 壶,人类产生了最早 期的控制思想。; 公元1788年,英国人J.Watt用离心式调速器控制蒸汽机的速度,由此产生了第一次工业革命。; 维纳,MIT教授。早期进行模拟计算机研究,二战期间参与火炮控制研究,提炼出负反馈概念。 1948年,维纳所著《控制论》的出版,标志着这门学科的正式诞生。; 第一颗人造卫星(苏联,1957年); 第一颗载人飞船(苏联,1961年); 人类首次登上月球(美国,1969年); 首架航天飞机(美国,1981年); 首次冲出太阳系(美国,1989年); 仿人机器人(日本,2001年); 神州五、六、七、八、九号载人航天成功(中国,2003、2005、2008、2011、2012);嫦娥一号(中国,2007年);4、本课程的主要内容及学习方法;二、控制理论在机械制造中的应用 ;2、在机械制造过程自动化方面 ;在充分考虑产品与设备的动态特性的条件下,密切结合其工作过程,探索建立它们数学模型,使用计算机及其网络进行设计。 ;三、机械工程控制系统的基本组成;工作台位置控制原理方框图 ;给定元件:主要用于产生给定信号或输入信号。 反馈元件:测量被调节量或输出量,产生主反馈信号,该信号与输出量存在固定的函数关系。 比较元件:用来比较输入信号与反馈信号之间的偏差。 放大元件:对偏差信号进行放大。 执行元件:直接对控制对象进行操作的元件。如执行电机。 控制对象:控制系统所要操纵的元件。如机床,工作台。 校正元件:用于稳定控制系统,提高性能。;1、从结构上分为开环控制与闭环控制(反馈控制); ; 优点:结构简单、维护容易、成本低、不存在稳定性问题。; ;扰动:是一种对系统的输出量产生相反作用的信号。如果扰动产生在系统的内部,称为内扰;扰动产生在系统外部,称为外扰。外扰是系统的输入量。 反馈控制:反馈控制是这样一种控制过程,它能够在存在扰动的情况下,力图减小系统的输出量与参考输入量之间的偏差,而且其工作原理也正是基于这一偏差基础之上的。 反馈控制系统:反馈控制系统是一种能对输出量与参考输入量进行比较,并力图保持两者之间的既定关系的系统,它利用输出量与参考输入量的偏差进行控制。; 这是一个手动控制的电加热炉的示意图。从图中可以看出,控制的过程主要有三个部分:一是测量炉温,用眼观察温度计,将读数送到大脑;二是在大脑中将读数与给定温度(7000C)比较,并根据比较的结果指挥手臂的动作;三是增加或减小加热电阻丝两端的电压,以使炉温尽可能接近给定值。;工作过程--从受控对象(电加热炉)获取输出量 (实际炉温),并回送到输入端(即反馈),与输入量(给定炉温)进行比较产生偏差信号(温度差),利用偏差信号经过控制器(手臂)产生控制量(电阻 丝两端的电压),从而跟踪输入量,减小跟踪误差。;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.; ; ;2、按自动控制规律分类;开环控制 闭环控制(反馈控制) 复合控制 ;按 元 件 类? 型 分 ;按系统功用分; ;恒值控制系统;6、对控制系统的基本要求;1)稳定性:稳定性是保证控制系统正常工作的先决条件。一个稳定的控制系统,其被控制量偏离期望值的初始偏差应随时间的增长逐渐减小或趋于零。不稳定的系统无法实现预定的控制任务。只有闭环系统才有稳定性问题。这是基本要求。 2)快速性:指当系统输出量与给定的输出量之间产生偏差时,消除这种偏差的快速程度。一般称为动态性能。如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。 3)准确性:调整过程结束后输出量与给定的输入量之间的偏差,称为稳态偏差。一般用静态性能指标来描述。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。;7、典型输入信号; ;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client

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