重庆大学机械考研-控制工程-第一章-绪论.pdfVIP

第一章 绪 论 第一章 绪 论 基本要求 l）了解控制系统的工作原理。 2）了解机电控制工程的研究对象和主要任务。 3）了解控制系统中的基本概念和常用名词术语。 4）掌握对控制系统的基本要求，了解其分类方法。 5）了解本课程的特点及学习方法。 本章重点 理解反馈的含义及作用；掌握控制系统的工作原理、基本概念 和组成。 本章难点 系统中的反馈。 1.1 控制系统的基本工作原理 1.1 控制系统的基本工作原理 1.恒温箱控制的工作原理 1.恒温箱控制的工作原理 当箱中的温度受环境温度或电源电压波动等外来的干 扰而变化时,为满足箱中温度的恒定要求,可以通过人工或 自动的方式来改变调压器的活动触头,改变加热电阻丝的电 流,从而控制箱中的温度。 2.恒温箱人工控制和自动控制 2.恒温箱人工控制和自动控制 (1) 恒温箱人工控制 (1) 恒温箱人工控制 其中，测量元件是温度计，被控对象是恒温箱，被控量 （参数） 是温度，控制器是调压器。 人工调节过程可归纳如下： 观测由测量元件（温度计）测出的恒温箱内的温度 （被控制量）； 与要求的温度值（给定值）进行比较，得出偏差的大 小和方向； 根据偏差的大小和方向再进行控制。当恒温箱内温度 高于所要求的给定温度值时，就移动调压器使电流减 小，温度降低。若温度低于给定的值，则移动调压 器，使电流增加，温度升到正常范围。 (2) 恒温箱自动控制 (2) 恒温箱自动控制 被控对象是恒温箱，被控量（参数）是温度，控制器是调压 器，测量元件是热电偶，增加了比较机构，执行机构等。 恒温箱自动控制过程可归纳如下： 检测输出量的实际值； 将实际值与给定值（输入量）进行比较得出偏差值； 用偏差值产生控制调节作用去消除偏差。 end 1.2 控制工程研究的对象与方法 1.2.1 系统与广义系统 系统是由相互联系、相互作用的若干部分构成且具有一定运动规律 的一个有机整体。系统可大可小，可繁可简，甚至可“实”可“虚”， 完全由研究的需要而定，通常将它们统称为广义系统。 系统与外界之间的联系如图所示。其中，输入：外界对系统的作 用，它包括给定的输入和干扰；输出：系统对外界的作用。 输入 输出 系统 1.2.2 机电控制工程的研究对象： 1.2.2 机电控制工程的研究对象： 机械工程控制论实质上是研究机械工程技术中广义系统的动力学 问题。具体地说，它研究的是机械工程广义系统在一定的外界条件 （即输入或激励、干扰）作用下，从系统的一定的初始状态出发， 所经历的由其内部的固有特性（即由系统的结构与参数所决定的特 性）所决定的整个动态历程；研究这一系统及其输入、输出三者之 间的动态关系。 输入 输出 系统 1.2.3 机电控制工程的研究任务： 输入 输出 系统 从系统、输入、输出三者之间的关系出发，机械工程控制论的任 务可以分为以下五种： (1)已知系统和输入，求系统的输出，即系统分析问题； (2)已知系统和理想输出,设计输入,即最优控制问题； (3)已知输入和理想输出时，设计系统，即最优设计问题； (4)输出已知，确定系统，以识别输入或输入中的有关信息，此即 滤波与预测问题； (5)已知系统的输入和输出，求系统的结构与参数，即系统辨识问 题。 1.3 控制系统的基本概念 1.3 控制系统的基本概念 1.3.1 系统方框图 1.3.1 系统方框图 系统方框图由许多对信号