文档介绍：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动控制技术和理论的发展
1884年和1877年线性系统稳定性判据
Heaviside 1923年设计系统的算子法
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》
《控制论》形成完整的经典控制理论
, 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
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位置控制及稳定性分析
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
概述
机械控制系统的组成及其研究内容
自动控制系统的分类
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。