[工学]第一章 控制工程基础-绪论背景修改.pptVIP

第一讲 绪论 机械工程控制基础 作业要求： 1.做在专用作业本上（不能用零碎纸）； 2.抄写题目、书写工整； 3.按要求准时交作业。 答疑 时间：星期三下午3：30 地点：12楼715 联系电话Email：wahmx@163.com 参考书目 清华大学出版社 董景新编 《控制工程基础》 机械工业出版社 夏德钤编 《自动控制理论》 清华大学出版社 吴麒编 《自动控制原理》 机械工程控制 即自动控制，在无人参与的情况下，利 用控制装置使被控对象自动地按照预定规律运行或变化。 机械工程控制 即自动控制，在无人参与的情况下，利 用控制装置使被控对象自动地按照预定规律运行或变化。 控制论是一门既与技术科学又与基础科学紧密相关的边缘科学。 控制论在它建立后很短时间内便迅速渗透到许多科学技术领域，大大推动了近代科学技术的发展，并从中派生出许多新型的边缘学科，如，生物控制论，经济控制论，社会控制论，工程控制论等。 控制论从解决生产实践问题开始，反过来又大大促进了生产技术，从而派生出“工程控制论”这一新型的技术科学。 本门课程理论教学内容 绪论 控制系统的数学模型 控制系统的时域分析 控制系统的频率法分析 控制系统的校正 第一章 绪论 本章内容： 机械工程控制论的研究对象与任务 系统及其模型 反馈 系统的分类 控制系统的基本要求 1.1机械工程控制论的研究对象与任务(1) 一、发展 1.1机械工程控制论的研究对象与任务(2) 二、研究对象——系统（广义系统） 系统：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。 广义系统：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。 1.1机械工程控制论的研究对象与任务(3) 三、任务——广义系统的动力学问题 1.1机械工程控制论的研究对象与任务(4) 1.1机械工程控制论的研究对象与任务(5) 其中： m——质量（kg） C——粘性阻尼系数（N·s/m） K——弹簧刚度（N/m） f(t)——外力（N），为系统输入（激励） y(t)——质量块位移（m），为系统输出（响应） 1.1机械工程控制论的研究对象与任务(6) 研究系统在力f(t)作用下的运动规律，系统动力学方程如下： 1.1机械工程控制论的研究对象与任务(8) 四、最常见研究问题： 已知系统结构参数（m,c,k）、输入，求输出 ——系统分析 已知系统结构参数（m,c,k）、输出， 求输入 ——最优控制 已知系统输入、输出，求系统的参数 ——最优设计 1.2系统及其模型（1） 一、系统 由相互联系相互作用的各部分组成，有一定目的或一定运动规律的一个整体。 研究的广义系统可大可小、可实可虚、可繁可简。 1.2系统及其模型（2） 二、机械系统 实现一定的机械运动、输出一定的机械能，以及承受一定的机械载荷为目的的系统 输入输出称为“激励”与“响应”，激励一般是对系统的作用，如加在系统的载荷，响应则指系统的变形或位移。 激励如果是人为加上则称作“控制”，非人为加上则称为“扰动”。 1.2系统及其模型（3） 三、模型 用数学方法描述的抽象的理论模型，表达系统内部及其与外部的关系，又称数学模型 一般以微分方程形式或者差分方程、传递函数、动态结构图等进行描述 1.2系统及其模型（4） 1.2系统及其模型（5） 1.3反馈（1） 一、定义 一个系统的输出，部分或全部地被反过来用于控制系统的输入，称为系统的反馈。 反馈调节完全可以看成是一种原因与结果不断相互作用的关系。 反馈有两种方式：正反馈、负反馈。 1.3反馈（2） 二.示例 1.3反馈（3） 任务：当负载改变时，输出轴转速n保持不变。 组成：蒸汽机、离心机构、比较机构（滑套）、 转换机构（杠杆）、阀门、蒸汽系统。 工作过程： 原理方框图： 1.3反馈（5） 蒸汽机（的输出轴） ——被控对象 离心机构 ——测量元件 比较机构（滑套） ——比较元件 转换机构（杠杆） 阀门 蒸汽系统 ——执行元件 给定输入（参考输入、控制量）——给定转速n0 被控制量 ——蒸汽机轴上实际转速n 扰动输入 ——负载扭矩M 1.3反馈（6） 一般控制系统的工作原理及原理图： 检测实际输出量；