机械控制理论基础研究报告

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1、1课程研宄背景1.1研究目的《机械控制理论基础》作为一门技术基础课教材，力求在阐明机械工程控制理论的基木概念、基木知识和基木方法的基础上，密切结合机械工程实际，注意机、电、液结合，注重数理基础知识和专业知识之间的联系，加强计算机仿真技术在控制系统中的应用，为将控制理论应用于工程实际中打下了良好的基础。本书介绍控制理论的基本原理与基本知识及其在机械工程屮的应用。A容包括:拉普拉斯变换的数学方法，系统的数学模型，系统的瞬态响应与误差分析，系统的频率特性，系统的稳定性，控制系统的校正与设计，以及离散系统分析基础等。1.2研究意义随着

2、现代科学和计算机技术的迅速发展，控制工程科学在机电系统中的应用越来越广泛。“机械控制理论基础”作为一门技术基础课，已被许多高等学校列入机械工程学科的培养计划，为培养适于现代化技术的高级工程技术人才，发挥了重要作用。《机械控制理论基础》作为一门技术基础课，力求在阐明机械工程控制理论的基木概念，基木知识和基木方法的基础上，密切结合机械工程实际，注意机、电、液结合，注重数理基础知识和专业知识之间的联系，加强计算机仿真机技术在控制系统中的应用，为将控制理论应用于工程实际打下了良好的棊础。1.3国内外研究现状《机械控制理论基础》在机械电

3、子方面有着广泛的应用，随着科学技术的不断发展与应用，机械行业也相应发生了巨大的变化，计算机技术的应用为机械和电子控制产业带来了巨大的影响，改善了生产技术水平。伴随着不同技术间的相互应用与发展，以计算机技术为核心的机电一体化将为未来工业及科研带来更多的实际效益。计算机的控制系统在忽略数字型号量化效果后可以当做采样控制系统看待。在这一系统中，把相关的技术环节进行拆分，那么整个控制系统又可以变成由不同分散系统构成的系统组合。控制理论的发展就是将其采样的理论、方差公式、转变理论、空间状态观念及系统辨识控制等理论进行综合整理，应用到对计

4、算机的控制技术中，让其控制系统得到进一步发展。对于那些结构复杂，线性体系进行鲁棒控制、模糊控制等理论的融入，使之形成为机械和电子控制产业的一个新的发展方向。自从世界第一台计算机问世后，计算机的应用首先被用于自动化的检测生产过程中，并进行相关数据的整理工作。到了二十世纪五十年代，出现了用于工业生产过程中的控制计算机，从而实现了数字化的控制技术。再经过集中式的计算机控制技术发展形成了现代的以微处理器为核心的分层控制系统。随着计算机处理器等技术的不断发展，计算机控制技术必将随之发生巨大的进步，最终应用到工业生产中发挥巨大的作用。在生

5、产、科研等许多领域中，有很多物理数据需要根据一定规律进行操控、整理。在上个世纪三十年代初，工业发展还处于人工操作的状态，最开始使用基地式仪表测量温度、气压等具有一定范围的数值，初步实现了工业生产机械化控制的应用。伴随着电子计算机技术的不断进步及电子数控技术的出现，将工业生产屮的数据及计算公式直接应用计算机进行控制。计算机的微型化让控制技术向智能化迈出了关键的一步，并且机械、电子、计算机控制技术相结合的技术也得到了同步提高，被越来越多的施工人员所推广。当前计算机在机械和电子控制产业领域的应用主要包含nD自动控制技术。pid是经典

6、的理论控制系统，它吸收了智能控制理念并在计算机本身的优势上得到应用，形成了独有的白应性白动控制技术和非线性白动控制技术，从而更利于对数据的整理、计算工作。另外还有模糊控制技术、变结构控制技术等，都伴随计算机的不断应用得到了发展。随着科学技术的发展，机械控制理论基础在工业自动化中起到了越来越重要的作用。工业自动化就是工业生产屮的各种参数为控制目的，实现各种过程控制，在整个工业生产中，尽量减少人力的操作，而能充分利用动物以外的能源与各种资讯来进行生产工作，即称为工业自动化生产，而使工业能进行自动生产之过程称为工业自动化。如今已经被

7、广泛的应用于机械制造、电力、建筑、交通运输、信息技术等领域，成为提高劳动生产率的主要手段。工业自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其他信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的综合性高技术，包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。工业自动化技术作为20世纪现代制造领域屮最重要的技术之一，主要解决生产效率与一致性问题。无论高速大批量制造企业还是追求灵活、柔性和定制化企业，都必须依靠自动化技术的应用。自动化系统本身并不直接创造效益，但它对企业生产过程

8、起着明显的提升作川：(1)提高生产过程的安全性；(2)提高生产效率；(3)提髙产品质量;(4)减少生产过程的原材料、能源损耗。据国际权威咨询机构统计，对自动化系统投入和企业效益方面提升产出比约1:4至1:6之间。特别在资金密集型企业中，自动化系统占设备总投资10%以下，起到“