控制理论及其应用第1章

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1、控制理论及其应用白基成机械制造及自动化系制造楼302室手机：18103661699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白基成教授1章-9章何景峰副教授10章-13章杨庆俊副教授杨晓冬教授14章-15章学时48学时考核形式考试本课程特点类型：抽象的技术基础课基础：以数学，物理等为其理论基础对象：以机械工程中系统的动力学为其研究对象作用：在数理基础课程与专业课程间架起桥梁方法：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

2、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没有现代科技自动控制理论与技术介入到很多学科领域为什么开设此课数控机床，加工中心，工业机器人等日常生活：台灯，洗衣机，电冰箱，电热毯，热水壶等工业领域：军工领域：飞机，舰船，火箭，导弹等等授课的目的（续上）◆自动控制技术可使生产过程：具有高度准确性；能有效提高产品的性能和质量；节约能，降低材料消耗，亦即节能降耗；能极大地提高劳动生产率；改善劳动条件和减轻劳动强度；必要性，重要性，不可替代性必不可缺的知识授课的目的（续上）◆目的：应用应用自

3、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。如：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指南车是中国古代用来指示方向的一种装置。它与指南针利用地磁效应不同，它不用磁性。是利用齿轮传动系统来指明方向的一种机械装置。控制理论发展的简单回顾◆我国古代自动控制的成就东汉张衡的候风地动仪候风地动仪是世界上第一架测验地震的仪器它比欧洲出现地震仪的时间要早一千五

4、百年左右控制理论发展的简单回顾◆我国古代自动控制的成就1086年苏颂和韩公廉的水运仪象台，负反馈自动调整系统水运仪象台一种大型天文仪器，是集观测天象的浑仪、演示天象的浑象、计量时间的漏刻和报告时刻的机械装置于一体的综合性观测仪器，实际上是一座小型的天文台控制理论发展的简单回顾（续上）◆控制理论的形成及其发展19世纪欧洲工业革命促进了自动控制技术和理论的发展E.J.Routh（劳斯）1884年～1877年线性系统稳定性判据Heaviside（海维西特）1923年设计系统的算子法H.W.Bode（波特）负反馈放大器二战期间提出了反馈控制

5、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维纳是美国数学家，控制论的创始人1950年伊文思(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（续上）◆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

6、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.机电系统的典型环节及特性的描述系统4.机电控制系统的稳定性分析(液压仿形刀架稳态分析)5.根轨迹法6.机电系统PID校正及其应用7.机械系统的建模与分析8.机床进给系统的速度和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

7、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经典理论能解决的问题现代理论都能解决，经典理论的独到之处是对系统的分析和设计简单直观，故仍具广泛应用前景第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主要讲述：控制理论的基本概念机械控制系统的组成控制系统的

8、性能指标自动控制系统的分类电动机转速控制系统1.1基本概念◆自动控制是指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功率放大器M电动机电位器UdUg控制对象控制装置电枢电压转速电动机转速控制系统1.