控制工程课件1绪论

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1、控制工程基础重庆科技学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院杨叔子、杨克冲.《机械工程控制基础》（第五版）.武汉：华中科技大学出版社，2005年7月。熊良才、杨克冲.《机械工程控制基础学习辅导与题解》.武汉：华中科技大学出版社，2002年4月。朱骥北.《机械控制工程基础》(第15版）.北京：机械工业出版社，2005年。韩利竹、王华.《MATLAB电子仿真与应用》（第一版）.北京：国防工业出版社，2001年。参考教材机械与动力工程学院授课方法与考核方式采用国家级精品课程资源——华中科技大学《机械控制工程基础》多媒体课件与老师补充课件相结合方式进行理论教学

2、。实验课程教学共有2次，利用MATLAB软件来完成。平时作业5次，占总评成绩20％；实验2次，占总评成绩10％；期末考试占总评成绩70％。机械与动力工程学院课程简要内容及学习的意义控制理论——经典控制理论和现代控制理论“机械工程控制基础”是控制论(Cybernetics)与机械工程技术理论之间的边缘学科，侧重介绍机械工程的控制原理，同时密切结合工程实际，是一门技术基础课程。机械制造技术发展的一个明显而重要的趋势是越来越广泛而深入地引入了控制理论。控制理论是一门非常重要的学科，而且也是科学方法论之一，控制工程理论强调用系统的、反馈的、控制的方法来分析研究

3、工程实际问题。机械与动力工程学院学习目的和学习方法学会运用控制理论的基本原理和思想方法，初步学会分析和研究机、电、液系统中信号的传递、反馈与控制，以及机、电、液系统的动态特性，并结合后续专业课的学习，为将来在机械工程中解决一些实际问题打下一定的基础。需要大家具备良好的数学、力学、电学方面的基础知识，还要有一定的机械工程方面的专业知识。需要大家认真对待每次的课后练习环节，认真对待实验。机械与动力工程学院主要内容绪论系统的数学模型系统的时间响应分析系统的频率特性分析系统的稳定性机械与动力工程学院第一章绪论机械与动力工程学院一、控制论概述1.1机械工程控制论

4、的研究对象与任务控制论是关于控制原理与控制方法的学科，它研究事物变化和发展的一般规律。首先创立控制论学科的是美国的数学家、信息理论家(NorbertWiener)诺伯特·维纳，他于1948年发表了“控制论”。控制论的中心思想——通过信息的传递、加工处理并利用反馈来进行控制。1绪论机械与动力工程学院二、机械工程控制论的研究对象机械工程控制论实质上是研究机械工程技术中广义系统的动力学问题。1.系统与广义系统系统——按一定规律联系在一起的元素的集合。广义系统——具备系统要素的一切事物或对象。1绪论机械与动力工程学院系统有控制系统与非控制系统两大类非控制系统：

5、那些仅仅具有开、关两种状态的系统。如，搅拌机；教室里的照明系统。控制系统：就是指系统的可变输出，能按照要求由参考输入或控制输入进行调节的系统。如，数控机床进给系统；空调；1绪论全自动照相机的闪光系统；液面自动调节器。自动控制系统人工控制系统机械与动力工程学院2.动力学问题系统在外界作用（输入或激励，包括外加控制与外界干扰）下，从一定初始状态出发，经历由系统内部的固有特性（由系统的结构与参数所决定）所决定的动态历程（输出或响应）。这一过程中，系统及其输入、输出三者之间的动态关系即为系统的动力学问题。机械工程技术中广义系统及其输入、输出三者之间的动态关系。

6、例1-1：弹簧－质量－阻尼单自由度系统（华中课件）1绪论机械与动力工程学院三、机械工程控制论的研究任务从系统、输入、输出三者之间的动态关系出发，根据已知条件与求解问题的不同，机械工程控制论的研究任务可以分为以下五种：(1)系统分析问题：已知系统和输入，求系统的响应（或输出），并通过响应来研究系统本身的问题；(2)最优控制问题：已知系统和系统的理想输出，设计输入；(3)最优设计问题：已知输入和理想输出时，设计系统；(4)滤波与预测问题：输出已知，确定系统，以识别输入或输入中的有关信息；(5)系统辨识问题：已知系统的输入与输出，求系统的结构与参数，即建立系

7、统的数学模型。1绪论机械与动力工程学院1.2系统及其模型一、系统系统具有如下特性：系统的性能不仅与系统的元素有关，而且还与系统的结构有关；系统的内容比组成系统的各元素的内容要丰富很多；系统往往具有表现出在时间域、频率域或空间域等域内的动态特性。1绪论机械与动力工程学院二、机械系统机械系统——以实现一定的机械运动，承受一定的机械载荷为目的，由机械元件组成的系统。输入——激励（外界对系统的作用，如载荷等）输出——响应（系统对外界的作用，如变形、位移）控制输入——人为地、有意识地加上去；激励扰动——偶然因素产生而一般无法完全人为控制的。（干扰）1绪论机械与动

8、力工程学院三、系统的模型定义——是研究系统、认识系统、描述系统与分析系统的一种工具。种类——实