机械工程控制基础(绪论).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、考试成绩两部分组成。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.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+考试成绩
二者比重大约分别为：20、80%《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:1.3反馈为了提高控制精度,采用图1.3.1（b）所示的反馈控制,以检测装置随时测定工作台的实际位置(即其输出信息);然后反馈送回输入端,与控制指令比较;再根据工作台实际位置与目的位置之间由比较所得出的误差决定控制动作,达到消除误差的目的。
图1.3.1示(的a系)统所称为开环系统.图1.3.1示(的b系)统所则称为闭环系统。图1.3.2所示为一个径向静压轴承薄膜反馈式控制系统,图1.3.2(a)是其结构示意图,图1.3.2(b)是其方框图。当主轴受到负荷W后,产生偏移e,因而使轴承下油腔压力p2增大,轴承上油腔压力p1减小,这样,与之相通的薄膜反馈机构的下油腔压力亦随之增大,上油腔压力则随之减小,从而使薄膜向上凸起,产生变形ε,因此薄膜下半部高压油输入轴承的通道扩大,液阻下降,从而使轴承下部压力增大。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。反馈元件
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8、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。1.5机械制造的发展与控制理论的应用材料的发展、冶铜炼铁的发明、金属工具的出现，使得工具与加工对象之间的相互作用的强度剧增,人手直接作为执行装置已难以使金属工具充分发挥作用,难以承受如此强度的作用,因而产生了机构、机器。这样,人脑所作的判断与决策才得以很好地实现。人操作机器加工的类似闭环系统如图1.5.2所示。刀具材料与机床结构的进一步发展,产品质量的进一步提高,使切削过程的动态特性问题更为突出了。电气技术、电子技术、自动检测装置,以及液压、电气随动技术与其他先进技术相继应用于切削加工领域,部分地取代了人的控制作用,形成了自动化生产方式。自动化装置加入后的闭环系统如图1.5.4所示:目前,控制理论在机械制造领域中应用最为活跃的有下面的几个主要方面。
在机械制造过程自动化方面。
对在加工过程的研究方面。
)产在品与设各的设计方面。
)在动态过程或参数的测试方面。
总之,控制理论、计算机技术,尤其是信息技术,同机械制造技术的结合,始终将人作为制造的主体,充分发挥人在制造各方面的主动性与创造性,创新科技,驾驭科技,将促使机械制造领域中的构思、研究、试验、设计、制造、诊断、监控、维修、组织、销售、服务、回收、管理等各个方面发生巨大的乃至根本性的变化,目前的这种变化还只是开始不久而已。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