文档介绍：袁中凡主编
李彬彬陈爽副主编
冼进审
邮箱:china_54@
机电一体化技术
第五章机电一体化控制系统设计技术
知识点:
机电一体化控制系统概述
机电一体化系统数学模型
机电一体化控制系统响应
机电一体化系统的控制策略
微机控制装置的设计
机电一体化数字控制器的设计
本章导读
就控制理论的发展而言,大体可以分为三个发展阶段,即古典控制理论阶段、现代控制理论阶段和智能控制理论阶段。
古典控制理论是以传递函数为基础的一种控制理论,控制系统的分析与设计是建立在某种近似的或试探的基础上的。
现代控制理论是建立在状态空间上的一种分析方法,它的数学模型主要是状态方程,控制系统的分析与设计可以说是精确的。。
智能控制是近年来发展起来的一种控制理论,它包括最优控制、神经网络控制、模糊控制等。

系统是为了形成某种特殊功能而装配起来的一组物理元件。我们所研究的“系统”就是有相互联系、相互作用的若干部分构成,而且有一定的目的或一定的运动规律的一个整体。一般的机电系统是机械和电的组合系统。

恒值控制系统
程序控制系统
随动系统(伺服系统)

连续控制系统
离散(数字)控制系统
三. 按系统构成分类
开环系统
闭环系统
半闭环系统
四. 按控制元件特性分类
线性控制系统
非线性控制系统

(1)系统分析问题:当系统已定、输入已知时,求出系统的输出,并通过输出来研究系统本身的有关问题。
(2)最优控制问题:当系统已定时,确定输入,且所确定的输入应使得输出尽可能符合给定的最佳要求。
(3)最优设计问题:当输入已知时,确定系统,且所确定的系统应使得输出尽可能符合给定的最佳要求。
(4)滤波与预测问题:当输出已知时,确定系统,以识别输入或输入中的有关信息。
(5)系统识别与系统辨识问题:当输入与输出均已知时,求出系统的结构与参数,即建立系统的数学模型。

。首先对系统的目的或任务进行定量分析,即将系统的目的、任务直接地或间接地变换成定量关系,
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(1)建立系统框图。将系统进行分解后,考虑到各个部分之间的输入、输出联系,即可利用框图方法来表达系统。
(2)建立系统数学模型。
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控制系统的数学模型在控制系统的研究中有着相当重要的地位,要对系统进行仿真处理,首先应当知道系统的数学模型,然后才可以对系统进行模拟。
数学模型是描述元素之间、子系统之间、层次之间相互作用以及系统与环境相互作用的数学表达式。它是根据系统的动态特性,即通过决定系统特征的物理学定律,如机械﹑电气﹑热力﹑液压﹑气动等方面的基本定律而写成的。
——输出模型
对于输入——输出的数学模型,常用微分方程来描述该系统在时域中的动态特性。列写微分方程的目的在于确定系统的输出量与给定输入量或扰动输入量之间的函数关系,而系统是由各种元件组成的,因此列写方程的一般步骤如下:
(1)确定系统或各元件的输入量、输出量。
(2)按照信号的传递顺序,写出在运动过程中的各个环节的动态微分方程。
(3)消除所列各微分方程的中间变量。
(4)整理所得微分方程。
[例5-1]如图5-1所示为一具有质量、弹簧、阻尼器的机械位移系统。试列写质量在外力作用下,位移的运动方程。