机械工程控制基础 绪论

《机械工程控制基础 绪论》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、02009.09主讲人：高国富gaogf@hpu.edu.cn3987523mech_hpu@163.com200904机械与动力工程学院机械类专业必修课机械工程控制基础1教学内容1、绪论3、系统的时间响应分析2、系统的数学模型4、系统的频率特性分析5、系统的稳定性分析6、系统的性能与校正2课程的性质和特点技术?科学?方法论?学习目的数学+专业技术应用学习内容系统?31、注重基础（概念/原理）；孟子曰：“始条理者，智之事也；终条理者，圣之事也。”2、积极应用（MATLAB、数学工具）；孔子曰：“工欲善其事，必先利其器”3、努力实践（实践出真知/创新源于自主实践）。whatIhearIfo

2、rget.whatIseeIremember.whatIdoIunderstand.ByXunzi学习方法不闻不若闻之，闻之不若见之，见之不若知之，知之不若行之；学至于行之而止矣。4基本要求1、掌握经典控制理论的基本概念、基本理论与基本方法；2、能够应用分析法建立简单动力学系统的数学模型；3、能够应用经典控制论分析线性定常系统的动态特性，基本掌握线性定常系统性能校正的方法；4、对于线性系统的时域和频域分析、稳定性分析和性能指标有比较深入的理解。5本课程与其它课程的关系：机械控制工程基础电路理论大学物理信号与系统复变函数拉氏变换模拟电子技术线性代数微积分各类专业课线性系统现代控制理论6主要

3、参考资料1、机械工程控制基础（第四版）杨叔子等编著华中科技大学出版社2002年1月2、机械控制工程基础朱骥北机械工业出版社2002年1月3、控制理论基础王显正主编科学技术出版社2000年1月4、ModernControlSystem(11thEdition),RichardC.Dorf,RobertHBishop,科学出版社7教学内容第一讲控制系统及其研究对象和任务8绪论—控制理论及系统一、控制理论与控制系统1、基本概念控制：以人为或自动的方式，通过一定的手段操纵受控对象或过程，使之按照预定的规律运行，并具有一定的状态与性能。控制实例1：液面控制9控制实例2：冰箱控制系统绪论--控制理论

4、及系统10绪论—研究对象与任务二、研究对象与任务1、工程控制论的研究对象研究对象：工程技术中的广义动力学系统。广义动力学系统在一定的外界条件下（输入或激励，包括外加控制与外加干扰）作用下，从系统的一定的初始状态出发，所经历的由其内部固有特性（系统结构与参数所决定的特性）所决定的动态历经过程。研究系统及其输入、输出三者之间的动态关系112、工程控制论的内容划分控制论cybernetics、量子论与相对论被人们誉为20世纪上半叶的3项科学革命。经典控制理论：以传递函数为基础，研究单输入－单输出定常控制系统的分析与设计问题。现代控制理论：研究多输入－多输出、时变、非线性、高精度、高效能等控制系

5、统的分析与设计问题。绪论—研究对象与任务123、系统动力学问题分析典型实例a)输入相异的单自由度机械振动系统参数说明：m系统质量；c粘性阻尼系数；k弹簧刚度绪论—研究对象与任务13b)系统动力学方程外力f(t)作用下的系统动力学方程位移x(t)作用下的系统动力学方程绪论—研究对象与任务14取算子p=d/dt，则力学方程分别化为：系统分析：算子mp2+cp+k由m,c,k决定，是与外界无关的系统本身固有特性。算子1和cp+k是与外界的联系，受系统结构和参数的影响，即算子随系统而变化。绪论—研究对象与任务15绪论—研究对象与任务y(0)和ý(0)由系统的初始状态、固有特性和系统与输入之间的关

6、系以及输入所决定。y(t)代表t瞬间动态位移，ý(t)由代表t瞬间速度的变化情况，因此y、ý描述了系统动态历程，而y独自则刻画不足。研究内容划分：求响应，即输出y(t)；求激励，即输入f(t),x(t)；求固有特性参数，即系统的m,c,k；16绪论—研究对象与任务一般动力学系统分析：取算子p=d/dt：算子anpn+an-1pn-1+…+a1p+a0反映系统本身的固有特性。算子bmpm+bm-1pm-1+…+b1p+b0反映系统与外界的联系。参数y(t)，ý(t)，…为系统的状态变量，y(0)，ý(0)，…为系统的初始状态或初始变量。174、研究任务系统分析问题最优控制问题最优设计问题滤

7、波与预测问题系统识别或辩识问题绪论—研究对象与任务18例1如图所示的电热水器，为了保持希望的温度，由温控开关接通或断开电加热器的电源。在使用热水时，水箱中流出热水并补充冷水。试说明该系统工作原理并画出系统的方框图。解：在电热水器系统中，水箱内的水温需要控制，即水箱为控制对象。水的实际温度是被控制量，或系统的输出量，设为To，输入量为用户希望的温度，设为Ti；由于放出热水并注入冷水或水箱散热等原因而使水箱内水温下降为系统的干扰。当To