机械控制工程概论.ppt

机械控制工程,课程说明,重要性 学习方法（左脑、右脑）作业（讨论、独立完成）考试,第 1 课 概 论,1.1 控制理论的应用1.2 控制系统的原理与组成1.3 控制系统类型和要求1.4 控制系统的例子,1.1 控制理论的应用,自动控制：在没有人参与的情况下，利用控制装置，使被控对象的参数自动地按照预定的规律运行。,控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。,控制理论是一门交叉学科控制理论的基础包括复数理论、信号理论、系统理论、矩阵理论等。控制理论来源于许多学科，并应用于众多领域。,控制理论的应用领域1）航空航天 2）导弹制导 3）机器人,现代机器制造业,磁盘控制,其他应用领域,历史的回顾,1788，瓦特的飞球式调速器,1868，Maxwell的“论调节器”分析了稳定性问题1877-1893，Routh的稳定性判据和Lyapunov对运动稳定性的研究1927，Black提出反馈放大器1932，Nyquist的频率响应方法,二次世界大战，自动驾驶仪、火炮定位、雷达跟踪等军用装备的研究推动了发展。1948，Evans的根轨迹方法1948，维纳发表了控制论,50年代末，最优控制的研究60年代，现代控制理论发展80年代，鲁棒控制,1.2 控制系统的原理与组成,速度控制系统,观测,偏差,执行,恒温箱自动控制系统,恒温箱自动控制系统框图,控制系统工作原理,检测系统的输出量或被控制量将实际值和给定值进行比较用偏差产生控制作用,控制系统的基本组成,典型反馈控制系统框图,重要术语,输入信号(控制信号、参考信号）输入到系统中的信号输出信号（被控量）被控对象的实际输出，是被控量反馈信号 系统输出端的信号，经变换后加到输入端的信号,偏差信号 系统控制信号与反馈信号之差误差信号 系统输出实际值与希望值之差,闭环控制和开环控制对比,闭环控制系统（反馈控制系统）：将输出量和输入量进行比较，将偏差送到控制器，以便减少误差达到希望的值。开环控制系统：系统的输出对控制作用没有影响。,开环控制系统的优缺点：（1）构造简单，维护容易（2）成本较低（3）不存在稳定性问题（4）扰动和标度变化将引起误差,闭环控制系统的优缺点：（1）构造复杂（2）成本较高（3）能克服扰动和参数变化的影响（4）存在稳定性问题,？,1.3 控制系统的基本要求与类型,稳定性:系统正常工作的首要条件。快速性:系统的动态性能指标。准确性:稳态值与期望值的一致程度。,基本要求,被控物理量（位置控制、速度控制、温度控制）物理量变化规律（恒值控制、程序控制、伺服控制）信号的性质（连续控制、离散控制）执行部件（电机控制、液压控制、气动控制）,分 类,1.4 控制系统的例子,离心调速器（调节系统）飞机的姿态控制 工业机器人（伺服控制）自动导引车,离心调速器,速度控制系统,速度控制系统,速度设定,增加,转速下降,增加,系统框图,扰动,偏差,飞机自动驾驶系统,保持飞机姿态辅助操纵飞机,扰动,工业机器人,讨论：,自动导引车,Better SensorsProvide better Vision,思考讨论：,采用反馈控制的原因？,习 题,1-1、1-2、1-3,