控制原理及其应用ppt课件第一章控制理论及其应用

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1、控制理论及其应用机械制造及自动化系制造楼301室教材《控制理论及其应用》高等教育出版社，卢泽生主编内容经典和现代任课教师杨晓冬何景峰学时54学时考核形式本课程特点抽象的技术基础课以数学，物理等为其理论基础以机械工程中系统的动力学为其研究对象在数理基础课程与专业课程之间架起桥梁方法：系统，动态，内因，外因涉及：数学，力学，物理，电工注意：物理概念的明晰性和数学结论的准确性突出机械工程的特色，结合机械结构，运动学，动力学，测试和运动控制技术授课的目的◆自动控制的成就及其广泛应用没有自动控制就

2、没有现代科技自动控制理论与技术介入到很多学科必不可缺的知识。◆应用自动控制理论来分析，研究和解决机械制造中的有关控制问题和精度保证问题。设计，制造，检测，装配或控制位移，位置，速度，力，精度，质量◆理论与实践相结合的跨学科的综合技术强调目的性和应用性为什么开设此课数控机床加工中心工业机器人控制理论发展的简单回顾◆我国古代自动控制的成就1027年宋代燕肃的指南车开环的顺馈控制系统东汉张衡的候风地动仪1086年苏颂和韩公廉的水运仪象台，负反馈自动调整系统◆控制理论的形成及其发展19世纪欧洲工业革命促进了自

3、动控制技术和理论的发展E.J.Routh1884年和1877年线性系统稳定性判据Heaviside1923年设计系统的算子法H.W.Bode负反馈放大器二战期间提出了反馈控制的数学基础随动系统在军事中发展1945年第一本经典控制理论著作《伺服机构》1948年N.Wiener发表著名的《控制论》形成完整的经典控制理论1950年W.R.Evans根轨迹法,充实了经典控制理论控制理论发展的简单回顾◆控制理论的形成及其发展20世纪50年代随动系统转为民用，控制理论进一步发展钱学森创立《工程控制论》学科，推动了

4、控制理论的应用以上为经典控制理论20世纪50年代末空间技术和军事发展，计算机技术的发展产生现代控制理论从分析力学中引过来，用于研究机械运动控制理论在机械工程中应用非常广泛而活跃授课内容1.绪论2.机械系统模型的建立及机电相似系统的等效转换3.系统的典型信号和典型环节(机电环节及各种频率的概念)4.控制系统的稳定性及其分析(液压仿形刀架稳态分析)5.根轨迹法6.控制系统的评价和误差分析与计算(液压仿形刀架误差计算)7.自动控制系统的校正设计(…PID控制)8.机械系统的建模与分析9.机床进给系统的速度和

5、位置控制及稳定性分析10.控制系统的状态空间描述11.控制系统状态方程的解12.李雅普诺夫稳定性分析13.控制系统的状态空间综合法14.神经网络控制及其应用15.模糊控制及其应用经典控制现代控制智能在复数域内以积分变换为数学工具研究单输入，单输出线性定常系统的动态过程，分析系统的稳定性，瞬态过程和稳定性能，以及系统性能校正在时间域内以状态方程为基础研究多输入，多输出系统的动态过程不确定模型，高度非线性，复杂系统经典控制论和现代控制论的区别经典控制现代控制理论基础传递函数状态方程模糊数学，神经网络用途单

6、输入输出线性系统多输入输出非线性时变分析方法频域法时域法最佳控制难易第1章绪论1.1概述1.2机械控制系统的组成及其研究内容1.3自动控制系统的分类1.1基本概念◆自动控制是在没有人直接参与的情况下，通过控制系统使被控对象自动地按照预定规律运行的控制过程。◆自动控制系统是由相互联系、相互依赖、相互作用的若干部分组成，具有自动控制功能的有机整体。◆被控对象是指工作状态需要给以控制的装置、设备和过程。◆被控量是指描述被控对象按预定运行规律工作的量，也是系统的输出量。◆给定量是指作为被控量的控制指令而加给控

7、制系统的输入量,也称控制量。◆扰动量是指引起被控量偏离预定运行规律的量,也称干扰量。◆机械是由零部件组成，可实现运动、能量和信息传递或转换的具有某种功能的仪器、装置或设备。◆制造是把原材料变成产品的过程。1.1基本概念（续上）◆机械制造是把原材料通过加工、检测、装配制成装置或设备等产品的过程。◆经典控制理论是以传递函数为理论基础，解决单输入、单输出的线性控制系统的分析与设计问题。分析方法主要是频域法，而基于经典控制理论的控制方法难以获得最佳控制。◆现代控制理论是以状态方程或模糊数学、神经网络等为理论基

8、础，主要是解决多输入多输出的非线性时变控制系统的分析与设计问题。其分析方法主要是时域法，但基于现代控制理论的控制方法易于实现最佳控制。◆时变系统是指其方程的系数是时间的函数，如宇宙飞船的控制系统是时变系统，因为飞船的燃料消耗和引力的变化都是时间的函数。变系数的二阶线性微分方程。•••1.2机械控制系统的组成及其研究内容自动控制系统由控制器、执行机构、被控对象和反馈元件(传感器)组成。◆控制器是通过所产生的控制信号来操纵执行机构使被控对象按技术要求完成某种