现代机械工程自动控制 1.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * 1. Increased Accuracy a. Ability to faithfully reproduce the output. 2. Reduced Sensitivity to Disturbances a. Ability of the system to produce the same output repeatedly in spite of variations and fluctuations within the control system (worn gears, sticky components etc.) b. Changes within the system are reduced and the effects of the changes can be minimized. 3. Smoothing and filtering. Undesirable effects of noise and distortion within the system are reduced. 4. Increased Bandwidth. Can operate satisfactorily over a wide range of frequencies or variations in the input. * * * * （13）太阳跟踪系统的重要部分 4 机械自动控制系统应用举例 * * （14）企业自动化系统结构 4 机械自动控制系统应用举例 * * 国家财政收入的闭环控制 * * 1）工作台位置自动控制系统 工作台位置控制系统 伺服电动机 减速器 滚珠丝杠 导轨 直线电位器 功率放大器 工作台 控制器 比较放大器 指令电位器 ?u 5 机械自动控制系统的基本组成及 工作原理 * * * * 反馈电位器 指令电位器 前置放大器 功率放大器 控制器 伺服电动机 减速器 丝杆 工作台 比较环节 + - 图1.2 工作台位置控制原理框图 5 机械自动控制系统的基本组成及 工作原理 * * 2） 磁悬浮系统 图1.3 磁悬浮控制系统 设位置x与球面和电磁铁端面 之间的平均间隙c具有如下的线性 关系 电磁铁对铁球的吸引力fx: （1）系统介绍 目标位置 + 控制器 电流放大器 被控对象 位置传感器 - 图1.4 磁悬浮控制系统框图 * * （2）状态空间表达式的推导 运动方程式: 且 其中， 为空气的磁导率；N为线圈的匝数； A为电磁铁端面上的两个磁极部分的面积之和； 间隙c与x和i之间成非线性关系。 下面用线性控制理论来设计控制系统，即在平衡状态的自 变量附近作近似的线性展开。现假设间隙为c0 ,电流为i0时吸引 力与重力达到平衡状态，那么就有下面的关系式成立 * * 若引入平衡状态的偏离量，则x、c、i可以用下面的 式子来表示: 假设 , 将式(1.6)代入式(1.4)， 并忽略2次以上的高阶无穷小量，可以得到下面的式子 * * 将式(1.7)代入式(1.3)，并考虑式(1.5)及 , 可以得到如下关系: * * 引入一个向量 其中，x和 分别表示铁球的位置偏差和速度偏差。 用i＝ku(k为电导率)来表示电流i，则可以得到下面的 状态空间表达式 如果用向量表示，可以得到下面的形式（称为状态方程）： 输出方程： 式(1.10)和式(1.11)合起来称作状态空间表达式。 * * （3）关节型机械手 图1.5 双关节机械手的位置/力混合控制系统 * * 图1.6 位置/力混合控制系统框图 * * 图 基本组成简图 5 机械自动控制系统的基本组成及 工作原理 * * 6 机械自动控制系统的分类 按控制系统有无反馈分(Feedback)：开环、闭环 按控制系统中的信号类型分(Signal type)：连续、离散 按控制变量的多少分(Control variable)：多、单 按输出量的变化规律分(Output)：恒值、随动 按系统本身的动态特性分(Dynamic characteristics)：线性、非线性 按采用的控制方法分(Control method)：PID、各种智能控制等 * * 多变量控制系统： 开环控制系统：利用控制器得到期望输出 闭环控