1.机械工程控制基础绪论54792.ppt

机械工程控制基础; ; ;主要教学内容;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%;《工程控制基础》课程教 材 及 参 考书 ;;控制技术 应用举例 (1); 海洋探测机器人;CR-01型6000米水下无缆机器人;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;消费类产品;智能楼宇的控制;楼 宇 电 梯 的 控 制;汽车电子;21世纪 绿色 环保汽车EV;;基于CAN总线的汽车内部控制示意图;口语汽车导航系统使用情景示意图;由行程开关控制的自动往返起动线路;一、引言;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;经典控制理论的基本特征;现代控制理论;大系统理论;智能控制;2、控制的定义:;例.典型控制系统：数控机床、机车、船舶及飞机自动驾驶、导弹制导等。;3、控制论:;控制论与其它学科结合，形成众多的分支学科。;二、机械工程控制论的研究对象与任务 ;系统框图如下:;2、动力学问题:;;;;;;;例5：;;;;;;;;加热电阻丝;;;; 由于存在输出量反馈，上述系统能在存在无法预计扰动的情况下，自动减少系统的输出量与参考输入量（或者任意变化的希望的状态）之间的偏差，故称之为反馈控制。;;;;;; 反馈元??? 测量被控制量（输出量），产生反馈信号。 为便于传输，反馈信号通常为电信号。 ; 执行元件 直接对受控对象进行操纵的元件；如电动机、液压马达等； ;3、输出变化规律分类;各种干扰因素的影响，准确地复现输入信号的变化规律。;5、线性系统和非线性系统;6、其它分类系统;七、对控制系统的基本要求;2、精确性 ;注意： 不同性质的控制系统，对稳定性、精确性和快 速性要求各有侧重。;八、控制工程发展概况; 1895年：A. Hurwifz提出赫尔维茨稳定性判据。; 1954年：钱学森发表《工程控制论》； ; 1956年：蓬特里亚金（Pontryagin）提出极大 值原理;九、本课程的任务及主要内容;控制系统分析和设计一般包括：; 本课程主要内容;十、习题;例1.1设电热水器如下图所示。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。;当To=Ti时，水箱的实际水温经测温元件检测，并将实 际水温转化成相应的电信号，与温控开关预先设定的 信号进行比较而得到的偏差为零，此时电加热器不工作， 水箱中的水温保持在希望的温度上。;例1.2 分析图示液位自动控制系统工作原理并绘 制系统功能框图;解： 1、电位器滑动触点位于中间位置，电动机停转，阀门保持原有开度，水箱中流入水量与流出水量相等，液面保持在希望的高度。; 3、若系统收到扰动使液面下降，则系统会自动加大阀门开度，使输入流量增加，液面恢复到给定高度。;例1.3 分析大门自动控制系统工作原理并绘 制系统功能框图;解： 当合上开门开关时， u1u2，电位器桥式测量电路产生偏差电压，经放大器放大后，驱动电机带动绞盘转动，使大门向上提起。与此同时，与大门连在一起的电位器滑动触头上移，直至桥路达到平衡（ u1＝u2），电机停止转动，大门开启。反之，合上关门开关时，电机反向转动，带动绞盘使大门关闭；;例1.4 分析图示钢板厚度控制系统工作原理并绘 制系统功能框图;解： 1、稳态给定电压u1比例于被轧钢板要求的厚度；厚度检测器输出u2比例于轧制后钢板的厚度，u2放大后得到u3并与u1比较得到偏差信号；;例1.5 所示为函数记录仪的示意图，它通过记录笔记录缓变电压信号