机械运动控制基础

运动控制名词解释
运动控制：
运动控制是指通过运动学模型、机械控制系统、控制算法和现有系统的综合应用，以实现对各种机器人运动状态的有效控制。

它是联合机械系统运动过程中的重要部分，是机械综合技术的核心技术。

它利用电子控制和机械控制技术，实现机器人按照预定的路径和速度运行，达到其预定的目标。

机械控制：
机械控制是一种利用分动、比例、积分和微分等基本机械控制原理，对机械结构的动力学特性和传动性能进行精确控制的控制手段。

机械控制利用控制系统把机器人系统的电源转换为机器人可操作的
控制输出，并以此调节机器人的活动，使机器人按照预定的路径、位置和速度运行，达到预定的目标。

运动学模型：
运动学模型又称运动学描述，是描述某种机械系统所有运动参数的数学模型，是机械运动分析和控制的基础。

它可以解决运动学问题和控制系统问题，以及用于优化机器人的运动参数设计、路径规划和运动控制的研究。

控制算法：
控制算法是指将运动学模型和机械控制系统的特性抽象化成一
系列数学函数，并结合实际机械系统的要求，经过分析和计算得到的控制策略，用来控制机器人的运动和运行的程序或算法。

它以机械结
构特性为基础，以机械模型为框架，以控制算法为核心，将机械系统中各部件结合在一起，实现机械运动的分析、设计和控制。

运动控制技术是高职教材中的一门重要课程，它涉及到机械、电子、计算机等多个领域的知识。

通过学习运动控制技术，学生可以掌握如何对各种机械运动进行精确控制，从而实现自动化生产。

随着工业自动化的不断发展，运动控制技术在生产和制造领域的应用越来越广泛。

从数控机床、机器人到自动化生产线，运动控制技术都是实现高效、精准和智能化的关键。

因此，对于高职学生来说，学习运动控制技术是十分必要的。

在高职教材中，运动控制技术课程通常包括以下几个方面的内容：
1. 运动控制基础知识：介绍运动控制的基本概念、原理和应用领域。

2. 运动控制器：介绍运动控制器的基本原理、组成和分类，以及如何选择合适的运动控制器。

3. 运动控制算法：介绍各种常用的运动控制算法，如PID控制、模糊控制等，以及如何选择和应用这些算法。

4. 电机及其控制：介绍各种电机的工作原理、性能特点和控制系统，以及如何选择合适的电机和控制系统。

5. 系统集成与优化：介绍如何将各个部分集成在一起，实现整个系统的协调运行，并进行优化和改进。

通过学习这门课程，学生可以了解和掌握运动控制技术的核心知识和技能，为未来的职业发展打下坚实的基础。

同时，这门课程还可以帮助学生提高自身的综合素质和创新能力，培养出更多适应社会发展需要的高素质技能人才。

1、反馈：输出信号被测量环节引回到输入端参与控制的作用。

2、开环控制系统与闭环控制系统的根本区别：有无反馈。

3、线性及非线性系统的定义及根本区别：当系统的数学模型能用线性微分方程描述时，该系统的称为线性系统。

非线性系统：一个系统，如果其输出不与其输入成正比，则它是非线性的。

根本区别：线性系统遵从叠加原理，而非线性系统不然。

4、传递函数的定义及特点：零初始条件下，系统输出量的拉斯变换与输入量的拉斯变换的比值。

用G〔s〕表示。

特点：1〕、传递函数是否有量纲取决于输入与输出的性质，同性质无量纲。

2〕、传递函数分母中S的阶数必n不小于分子中的S的阶数m，既n=>m ,因为系统具有惯性。

3〕、假设输入已给定，则系统的输出完全取决于其传递函数。

4〕、物理量性质不同的系统，环节和元件可以具有相同类型的传递函数。

5〕、传递函数的分母与分子分别反映系统本身与外界无关的固有特性和系统同外界的关系。

5、开环函数的定义：前向通道传递函数G〔s〕与反馈回路传递函数H(s)之积。

6、时间响应的定义和组成：系统在激励信号作用下，输出随时间的变化关系。

按振动来源分为：零状态响应和零输入响应。

按振动性质：自由响应和强迫响应。

7、瞬态性能指标以及反映系统什么特性：性能指标：上升时间tr、峰值时间tp、最大超调量Mp、调整时间ts、振荡次数N。

这些性能指标主要反映系统对输入的响应的快速性。

8、稳态误差的定义及计算公式：系统进入稳态后的误差。

稳态误差反映稳态响应偏离系统希望值的程度。

衡量控制精度的程度。

稳态误差不仅取决于系统自身结构参数，而且与输入信号有关。

系统误差：输入信号与反馈信号之差。

9、减少输入引起稳态误差的措施：增大干扰作用点之前的回路的放大倍数K1，以及增加这一段回路中积分环节的数目。

10、频率响应的概念：线性定常系统对谐波输入的稳态响应称为频率响应。

11、频率特性的组成：幅频特性和相频特性。

12、稳定性的概念：系统在扰动作用下，输出偏离原平衡状态，待扰动消除后，系统能回到原平衡状态〔无静差系统〕或到达新的平衡状态〔有静差系统〕。

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机械工程控制基础复习引言机械工程控制是机械工程学科中的核心内容之一，它涉及到机械系统的运动学、动力学以及对机械系统的控制。

掌握机械工程控制的基础知识对于机械工程师来说非常重要，因此本文将对机械工程控制的基础知识进行复习和总结。

机械系统的运动学机械系统的运动学研究的是机械系统的运动过程，其中包括位置、速度和加速度等参数的描述与计算。

机械系统的运动学一般分为直线运动和旋转运动两种。

直线运动对于直线运动，我们主要关注以下几个概念：•位移：表示物体从初始位置到某一位置的变化量，通常用符号Δs表示。

•速度：表示单位时间内位移的变化量，通常用符号v表示。

•加速度：表示单位时间内速度的变化量，通常用符号a表示。

直线运动中，位移与速度、加速度之间的关系可以用如下公式表示：Δs = v * Δtv = a * Δt其中，Δt表示时间的变化量。

旋转运动对于旋转运动，我们主要关注以下几个概念：•角位移：表示物体从初始角度到某一角度的变化量，通常用符号Δθ表示。

•角速度：表示单位时间内角位移的变化量，通常用符号ω表示。

•角加速度：表示单位时间内角速度的变化量，通常用符号α表示。

旋转运动中，角位移与角速度、角加速度之间的关系可以用如下公式表示：Δθ = ω * Δtω = α * Δt机械系统的动力学机械系统的动力学研究的是机械系统的运动过程中的力学关系。

机械系统的动力学一般分为直线运动的动力学和旋转运动的动力学两种。

直线运动的动力学对于直线运动，我们常用的动力学公式有：•牛顿第二定律：F = m * a其中，F表示物体所受的合力，m表示物体的质量，a表示物体的加速度。

•质量与惯性力：F = m * g其中，g表示重力加速度。

旋转运动的动力学对于旋转运动，我们常用的动力学公式有：•牛顿第二定律：τ = I * α其中，τ表示物体所受的合力矩，I表示物体的转动惯量，α表示物体的角加速度。

机械系统的控制机械系统的控制是指通过对机械系统施加适当的力或力矩，使得机械系统按照预定的要求进行运动。

电机传动系统的动力学建模电机传动系统是机械运动控制中的关键技术，其中动力学建模是电机传动系统研究和控制的基础。

本文将介绍电机传动系统的动力学建模方法，包括其基本原理、建模过程和建模精度的影响因素等方面，并给出相关案例分析。

1. 电机动力学基本原理电机是一种将电能转化为机械能的装置。

电机的输出机械功率和电动机本身的结构、质量、转速和电气参数等密切相关，所以电机动力学建模就成为电机传动系统控制的基础。

电机的动力学描述可用一组微分方程来表示，这组方程包括电气方程、机械方程和控制方程，其中电气方程描述了电机的输入电压和输出电流之间的关系，机械方程描述了电机输出转矩和输出轴角速度之间的关系，控制方程描述了控制器和电机之间的作用关系。

2. 电机动力学建模过程电机传动系统的动力学建模包括以下几个基本步骤：（1）确定系统结构和参数：根据电机传动系统的实际情况，确定电机、传动装置和负载等组成部分的结构和参数。

（2）建立系统数学模型：根据电机动力学基本原理，建立含电气、机械和控制等方面的微分方程模型。

（3）模型简化和线性化：针对实际应用时需要对模型进行简化和线性化，以便进行系统分析和控制器设计。

（4）模型参数辨识：通过实验或仿真等手段对建立的模型进行参数辨识，以提高模型的精度和逼真度。

（5）模型验证和应用：将建立的模型与实际电机传动系统的工作状态进行比对和验证，并进行控制器设计和优化。

3. 电机动力学建模精度的影响因素电机动力学建模的精度与实际电机传动系统的结构、工作状态和控制策略等因素有关。

一般来说，以下几方面是影响模型精度的重要因素：（1）电机参数的精度：电机参数是建立电机动力学模型的基础，因此电机参数精度的高低对模型精度有重要影响。

（2）传动装置的结构和参数：如果传动装置结构复杂或参数不确定，会影响电机转矩和转速的传递和稳定性，从而影响模型精度。

（3）负载特性：负载对电机的转矩需求和响应特性对模型精度有影响。

机械控制基础简介机械控制是指通过各种机械元件和装置来控制机械运动和工作过程的一种技术。

它是机械工程和自动化技术的重要组成部分，广泛应用于各个领域，如制造业、交通运输、农业和航空航天等。

本文将介绍机械控制的基础知识和常见的控制方法。

机械控制的基本原理机械控制的基本原理是通过控制输入信号和机械元件之间的关系来实现对机械系统的控制。

控制输入信号可以是电气信号、液压信号或气压信号等，通过传感器或执行器来检测和执行这些信号。

机械元件包括传动装置、执行机构和控制装置等。

机械控制的基本原理包括输入信号处理、控制算法和执行机构。

输入信号处理是将输入信号转换为控制系统能够处理的信号形式，例如将电气信号转换为机械运动信号。

控制算法是根据系统的需求和性能要求，通过对输入信号进行处理和计算，得到控制输出信号。

执行机构是根据控制输出信号来实现机械运动和工作过程。

机械控制的常见方法1.开关控制：开关控制是最简单的机械控制方法之一，通过控制开关的开闭状态来实现机械设备的启停控制。

开关可以是手动开关或自动开关，手动开关由操作人员手动控制，自动开关由传感器控制。

2.变频控制：变频控制是一种通过改变电动机的转速来实现机械运动控制的方法。

通过改变电源频率来改变电动机的转速，从而实现对机械设备的速度控制。

3.伺服控制：伺服控制是一种通过对执行机构施加控制力或扭矩来实现机械运动控制的方法。

伺服系统由传感器、控制器和执行机构组成，传感器用于检测机械设备的位置或速度，控制器根据检测到的信号计算控制输出信号，执行机构根据控制输出信号来实现机械运动。

4.比例控制：比例控制是一种通过控制执行机构的力或扭矩与输入信号成比例来实现机械运动控制的方法。

通过调节比例阀或调速器来改变执行机构的力或扭矩，从而实现对机械设备的位置、速度或力的控制。

机械控制的应用领域机械控制在各个领域都有广泛的应用，以下列举了几个常见的应用领域：1.制造业：机械控制在制造业中起着至关重要的作用，例如生产线的自动化控制、机器人的操作和装配线的控制等。