机械工程控制基础(绪论)

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1、机械工程控制基础主讲人:荣军E-mail:rj1219@163.com课程成绩确定方法：本课程将注重过程，采用过程评价体系。成绩主要由平时成绩、上机实验、考试成绩三部分组成。每项说明如下：1.平时成绩：到课率、迟到早退情况、作业情况、回答问题情况、上课情况等2.实验：实验准备情况及平时做实验的完成情况3.考试：闭卷，卷面考试成绩最终成绩的给定大约按如下公式得到：平时成绩+实验+考试成绩三者比重大约分别为：15%、15%、70%上课将会有提问、点名，课堂练习；课后将会有作业，记入平时成绩主要教学内容基础知识分析方法基本概念控制

2、系统结构体系控制系统数学模型工程控制技术时域分析频域分析系统稳定性判据工程应用系统性能指标系统校正希望和要求:教学形式:课堂上，多媒体授课为主，板书为辅；学习模式：预习－>听课－>复习(作业等形式)意见要求及时反馈新生事物大家支持教师严谨治学学生积极配合师生共同创造佳绩建议希望踊跃发表控制技术应用举例(1)工业控制电机控制机床控制生产过程自动化控制机器人控制......控制技术的应用海洋探测机器人1990年日本海洋科技中心研制的“海沟号”缆控式无人潜水器（左）及其在大海中工作时的情况（右）CR-01型6000米水下无缆机器

3、人1995年8月我国沈阳自动化所机器人中心研制的CR-01型6000米水下无缆机器人（上）和正在下水的情况（右）瑞典博福斯公司研制的“双鹰”水下扫雷机器人一个典型的运动控制系统船用火力发电综合控制系统家用电器冰箱、洗衣机家庭影院微波炉......控制技术应用举例(2)消费类产品U盘、MP3手机应用产品......控制技术应用举例(3)32、64等合弦音MCU芯片智能楼宇的控制控制技术应用举例(4)可视对讲、室内报警、远程家电控制…….楼宇电梯的控制信号检测供电系统电机(执行机构)可编程序控制器ProgrammableLogi

4、cController电机控制器机电机电一体化EV充电系统电池管理系统汽车照明、电动转向、空调、音响、雨刷、安全报警、电动门窗…….电子机械驱动控制系统电机驱动系统控制控制由行程开关控制的自动往返起动线路典型应用一、引言1、控制系统简介自动控制成为一门科学是从1945发展起来的。开始多用于工业：压力、温度、流量、位移、湿度、粘度自动控制。后来进入军事领域：飞机自动驾驶、火炮自动跟踪、导弹、卫星、宇宙飞船自动控制。目前渗透到更多领域：大系统、交通管理、图书管理等。补充知识自动控制理论的发展自动控制理论是研究自动控制共同规律的技

5、术科学。既是一门古老的、已臻成熟的学科，又是一门正在发展的、具有强大生命力的新兴学科。从1868年马克斯威尔（J.C.Maxwell）提出低阶系统稳定性判据至今一百多年里，自动控制理论的发展可分为四个主要阶段：第一阶段：经典控制理论（或古典控制理论）的产生、发展和成熟；第二阶段：现代控制理论的兴起和发展；第三阶段：大系统控制兴起和发展阶段；第四阶段：智能控制发展阶段。经典控制理论1868年，马克斯威尔（J.C.Maxwell）提出了低阶系统的稳定性代数判据。1895年，数学家劳斯（Routh）和赫尔威茨（Hurwitz）分别

6、独立地提出了高阶系统的稳定性判据，即Routh和Hurwitz判据。二战期间（1938-1945年）奈奎斯特（H.Nyquist）提出了频率响应理论1948年，伊万斯（W.R.Evans）提出了根轨迹法。至此，控制理论发展的第一阶段基本完成，形成了以频率法和根轨迹法为主要方法的经典控制理论。经典控制理论的基本特征（1）主要用于线性定常系统的研究，即用于常系数线性微分方程描述的系统的分析与综合；（2）只用于单输入，单输出的反馈控制系统；（3）只讨论系统输入与输出之间的关系，而忽视系统的内部状态，是一种对系统的外部描述方法。现代

7、控制理论由于经典控制理论只适用于单输入、单输出的线性定常系统，只注重系统的外部描述而忽视系统的内部状态。因而在实际应用中有很大局限性。随着航天事业和计算机的发展，20世纪60年代初，在经典控制理论的基础上，以线性代数理论和状态空间分析法为基础的现代控制理论迅速发展起来。1954年贝尔曼（R.Belman)提出动态规划理论1956年庞特里雅金（L.S.Pontryagin）提出极大值原理1960年卡尔曼（R.K.Kalman)提出多变量最优控制和最优滤波理论大系统理论20世纪70年代开始，现代控制理论继续向深度和广度发展，出现

8、了一些新的控制方法和理论。（1）现代频域方法以传递函数矩阵为数学模型，研究线性定常多变量系统；（2）自适应控制理论和方法以系统辨识和参数估计为基础，在实时辨识基础上在线确定最优控制规律（3）鲁棒控制方法在保证系统稳定性和其它性能基础上，设计不变的鲁棒控制器，以处理数学模型的不确定性。智能控