第一章绪论-机械工程控制基础-教案(共3页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上Chp.1 绪 论基本要求（1）了解机械工程控制论的基本含义和研究对象,学习本课程的目的和任务； 掌握广义系统动力学方程的含义。（2）了解系统、广义系统的概念， 了解系统的基本特性；了解系统动态模型和静态模型之间的关系。（3） 掌握反馈的含义， 学会分析动态系统内信息流动的过程， 掌握系统或过程中存在的反馈。（4）了解广义系统的几种分类方法； 掌握闭环控制系统的工作原理、组成； 学会绘制控制系统的方框图。（5）了解控制系统中基本名词和基本变量。（6）了解正反馈、负反馈、内反馈、外反馈的概念。（7）了解对控制系统的基本要求。重点与难点本章重点（1）学会用系统论、信息论的

2、观点分析广义系统的动态特性、信息流， 理解信息反馈的含义及其作用。（2）掌握控制系统的基本概念、基本变量、基本组成和工作原理； 绘制控制系统方框图。本章难点 广义系统的信息反馈及控制系统方框图的绘制。一、课程简介 性质：机械设计制造及其自动化专业的一门技术基础课。 学时：32h 先修课程：复变函数、机械动力学、交流电路理论 后续课程：为专业基础和专业课打下一定基础。如：机械工程测试技术、机电传动控制、数控机床等。 主要内容：本课程是数理基础课与专业课程之间的桥梁。主要内容包括：控制理论的研究对象与任务、物理系统数学模型建立、时间响应分析、频率特性分析、系统的稳定性、系统的性能分析与校正、系统辩

3、识、控制系统的计算机辅助分析.教材： 杨叔子主编，机械工程控制基础，华中科技大学出版社，2004参考书目：（1）Katsuhiko Ogata.卢伯英等译，现代控制工程（第四版）.北京：电子工业出版社，2003（2）李友善主编：自动控制原理，国防工业出版社，2003教材结构：1）对研究对象（机械工程）问题建立数学模型 chp.2 2) 在一定输入下分析系统的输出： 时间响应（时域分析） chp.3 频率响应（频率分析） chp.4 3）系统性能分析：稳定性判据 chp.5 4）系统校正：使系统全面满足性能指标要求 chp.6二、对象与任务 控制论+工程技术工程控制论 控制论+机械工程机械工程控

4、制研究对象：研究广义系统在一定外界条件下，从系统初始条件出发的整个动态过程，以及在这个历程中和历程结束后所表现出来的动态特性和静态特性。 分析:（1）广义系统: (a )可大可小，可繁可简，可虚可实。 （b）一般可建立数学模型：微分方程、传递函数、频率响应函数等 （c）系统具有固有特性，由结构和参数决定 （2）外界条件：指对系统的输入（激励） 包括认为激励、控制输入、干扰输入等 分析系统，就是分析x(t)、h(t)、y(t)三者关系（动态历程）三、反馈 控制论的中心思想就是“反馈控制” 1、定义：将系统输出全部或部分返回到输入端。 2、从微分方程中体现反馈 3、实例：蒸汽机离心调速器4、说明：

5、（1）人为增加， （2）外反馈与内反馈 （3）正反馈与负反馈 （4）都引起信息传输与交换四、系统分类1、 按反馈分：开环系统：无反馈回路。无反向信息交换，不能进行输出校正（精度低）例：Fig 1.31 数控机床进给系统闭环系统：通过反馈环节调节输入，获得高精度输出。例：Fig 1.32 附加检测（反馈）装置2、 按输出变化：自动调节系统（恒值系统）：在外界干扰下，系统输出基本保持为常量（给定量为恒值）。随动系统：输出相应于输入按任意规律变化（给定量为变量）。程序控制系统：系统输出按预定程序变化。五、控制系统基本组成环节 系统中的环节：1、 控制环节（给定环节）：产生控制信号，可各种形式。2、

6、测量环节：测量被控参量，起反馈作用，一般为非电量电测。3、 比较环节：比较输入和反馈量，产生偏差信号。=xixb （同一种量）4、 放大环节：用以推动执行元件工作。5、 校正元件：改善系统性能的调节元件。6、 执行元件：对被控对象直接操作。 系统中的量：1、 输出量（被控量、被控参量）x0：最终控制的目标值。2、 控制量（给定量）xi：根据设计要求与输出量相适应的预先给定信号。3、 干扰量（扰动量）：引起输出变化的各种外部和内部条件，属于一种偶然的无法人为控制的随机输入信号。4、 输入量：控制量与干扰量的总称，一般多指控制量。5、 反馈量：由输出端引回到输入端的量。6、 偏差量：控制量与反馈量

7、之差。7、 误差量：实际输出量与希望输出量之差值。 e (t)=x0 (t)x0*(t)六、基本要求“稳、快、准”1、稳定性：系统xo(t)对给定目标值xo*(t)的偏离，应随t增长逐渐趋近于零。绝对为零不可能给出一定的稳定裕度若系统不稳定，xo波动较大或发散，则不能正常工作。不同受控对象对系统稳定性要求不同。2、快速性：指xo达到给定目标值的快速性两种指标衡量： 瞬态响应时间ts (过渡过程时间，调整时间)即：xo(t) xo（）xo()的时间tts 为可靠度指标。一般取0.02或0.05 超调量Mp：欠阻尼下一般有振荡衰减，产生MpMp较小，则过渡过程平稳，Mp过大，则系统过渡过程较长。无振荡则无Mp，但较大ts。3、 准确性（稳态精度）： 过渡过程结束后，x0与给定输入量的偏差。专心-专注-专业