机械控制工程基础--总结2012剖析
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论《机械工程控制基础》教学难点及方法机械工程控制基础课程历来被机械类专业学生认为是除理论力学和微机原理之外的三大最难学的课程之一,其间教师教的累,学生也学得辛苦,教学过程中反映出的问题也很多。
但这些问题最终可归结为“为什么要学?怎样学?”学生在学习过程中始终纠缠在这两类问题中,因而教师如果在教学中不能很好的解决这两个问题,必然教学质量就无法保证和提高。
1 为什么要学《机械工程控制基础》自20世纪50年代钱学森创立工程控制论之后,控制工程首先以“调节原理”的名称作为自动控制专业的一门主干课程而进入高校教学领域。
随着制造业的快速发展,对光、机、电一体化的发展也提出了新的要求,自然也就对机械专业学生掌握控制论的基本观点和方法提出了新的要求。
因此,20世纪80年代初国内高校普遍开始对机械类专业的本科生开设机械工程控制课程。
1998年国家对高校的专业设置进行了调整。
机械大类的所属专业缩减成四个:“机械设计制造及其自动化、材料成型及控制工程、过程装备与控制工程”和“工业设计”。
其中前三个专业都带有“自动化”或“控制工程”的后缀,可见控制工程在现代机械专业中的重要性。
机械工程控制基础课程将各门数、理、机、电、力、液等基础知识与机械类专业课之间以控制论的思想为基础架起信息技术联系的“桥梁”,使之在后续的专业课学习中具有较强的针对性和解决实际工程问题的可能,因而该课程的学习对工科学生今后工程能力的培养具有重要的意义。
机械工程控制基础目前已成为培养口径宽、基础厚的机械专业本科学生的一门重要的专业技术基础课,其所包含的理论和知识是制造业实现走向信息化、自动化、智能化的最根本也是最基础的第一步。
2 怎样学好《机械工程控制基础》2.1 存在的问题“怎样学好机械工程控制基础”可以说是学生在学习中碰到的最直接,也是最困难的问题。
分析其原因,大致有以下几种:(1)内容抽象。
首先课程本身就是以控制理论为基础,研究的是在工程实践的基础上抽象出来的问题。
《机械控制理论基础》——实验报告班级:学号:姓名:目录实验内容实验一一阶环节的阶跃响应及时间参数的影响P3 实验二二阶环节的阶跃响应及时间参数的影响P9 实验三典型环节的频率特性实验P15 实验四机电控制系统的校正P20 实验心得…………………………………………P23实验一 一阶环节的阶跃响应及时间参数的影响● 实验目的通过实验加深理解如何将一个复杂的机电系统传递函数看做由一些典型环节组合而成,并且使用运算放大器来实现各典型环节,用模拟电路来替代机电系统,理解时间响应、阶跃响应函数的概念以及时间响应的组成,掌握时域分析基本方法 。
● 实验原理使用教学模拟机上的运算放大器,分别搭接一阶环节,改变时间常数T ,记录下两次不同时间常数T 的阶跃响应曲线,进行比较(可参考下图:典型一阶系统的单位阶跃响应曲线)。
典型一阶环节的传递函数:G (S )=K (1+1/TS ) 其中: RC T = 12/R R K =典型一阶环节的单位阶跃响应曲线:● 实验方法与步骤1)启动计算机,在桌面双击“Cybernation_A.exe ”图标运行软件,阅览使用指南。
2)检查USB 线是否连接好,电路的输入U1接A/D 、D/A 卡的DA1输出,电路的输出U2接A/D 、D/A 卡的AD1输入。
检查无误后接通电源。
3)在实验项目下拉框中选中本次实验,点击按钮,参数设置要与实验系统参数一致,设置好参数按确定按钮,此时如无警告对话框出现表示通信正常,如出现警告表示通信不正常,找出原因使通信正常后才可继续进行实验。
● 实验内容1、选择一阶惯性环节进行实验操作由于一阶惯性环节更具有典型性,进行实验时效果更加明显。
惯性环节的传递函数及其模拟电路与实验曲线如图1-1: G (S )= - K/TS+1RC T = 12/R R K =2、(1)按照电子电路原理图,进行电路搭建,并进行调试,得到默认实验曲线图1-2图1-2(2)设定参数:方波响应曲线(K=1 ;T=0.1s )、(K=2;T=1s ),R1=100k Ω 3、改变系统参数T 、K (至少二次),观察系统时间响应曲线的变化。
机械工程控制基础综述机械0906摘要:制造业是“永远不落的太阳”,是现代文明的支柱之一,它即占有基础地位,又处于前沿关键;即古老又年轻,它是工业的主体,是国民经济的基础与核心;在今天信息技术如此迅猛发展,高新科技日新月异的时代,工程控制理论越来越广泛而紧密的与机械制造交融,已经成为推动机械制造业快速向前发展的一大助力。
控制理论在机械工程控制中也是一样的只不过是由我们给它设定应作方式而已。
一个好的控制系统就一定是相对比较稳定的控制系统,所以系统的稳定性在系统中是非常重要的。
而系统要稳定必定于反馈有关。
内容包括:拉普拉斯变换的数学方法,系统的数学模型,系统的时间响应分析,系统的频率特性,系统的稳定性,控制系统的性能指标与校正。
关键词:工程控制系统时域频域稳定性性能指标校正引言:机械工程控制理论实质上是研究工程技术中广义系统的动力学问题。
随时间流逝,一学期的机械工程控制基础课程已接近尾声。
一方面,为完成老师布置的作业,另一方面,也想对这门课谈谈自己的一些感受。
机械工程控制基础虽是我们这一学期刚接触的学科,可它的基础理论在机械工程中有着极其重要的作用。
通过曹老师生动而形象的讲授,我对这门课有了一个有侧重点的了解,并正努力在最短的时间内系统的学习吸收。
在下面的内容中,我会详细的介绍。
同其他科目的学习一样,我们首先跟随曹老师学习本书的绪论。
在绪论中,我们明确了什么是机械工程控制。
机械工程控制论是研究以机械工程技术为对象的控制论问题。
具体地讲,是研究在这一工程领域中广义系统的动力学问题,即研究系统在一定的外界条件(即输入与干扰)作用下,系统从某一初始状态出发,所经历的整个动态历程,也就是研究系统及其输入、输出三者之间的动态关系。
例如,机床数控技术中,调整到一定状态的数控机床就是系统,数控指令就是输入,而数控机床的运动就是输出。
机械工程控制主要研究并解决的两方面问题是:一是研究系统的动态特性、内部信息传递的规律及其受到外加作用后的反应,从而决定采用哪种控制策略以求实现对系统的最优控制--即系统的最优控制;二是对于某些机械工程中的问题,例如机械振动、噪声、加工质量和灵敏度等,应用控制论的观点和思想方法揭示出它们的本质,从而找到有效的解决方法--即系统分析。
关于“机械工程控制基础”教学的几点注记【摘要】本文主要围绕“机械工程控制基础”教学展开,通过引言的介绍和目的,详细阐述了教学内容、教学方法、实践教学、教学效果以及教学建议。
在教学内容部分,主要包括控制系统的基本概念和原理;在教学方法方面,提出通过案例分析和实践操作相结合的方式进行教学;在实践教学环节,强调学生应该积极参与实验操作,提升实践能力;在教学效果方面,强调了提高学生的学习兴趣和能力的重要性;最后在教学建议部分,建议教师应该注重引导学生主动学习,培养学生的动手能力。
结论部分总结了本文的重点内容,并展望了未来的教学发展方向,提出了相关的建议。
通过本文的阐述,为“机械工程控制基础”教学提供了一定的参考和借鉴。
【关键词】引言、介绍、目的、教学内容、教学方法、实践教学、教学效果、教学建议、总结、展望、建议1. 引言1.1 介绍"机械工程控制基础"是机械工程专业的一门重要课程,主要介绍了机械工程中控制系统的基本原理和应用。
通过学习这门课程,可以帮助学生掌握控制系统的基本概念、模型与模拟、控制结构与性能以及相关工具的应用。
掌握这些知识对于日后从事机械工程相关领域的工作非常重要。
在这门课程中,学生将学习如何分析和设计各种控制系统,包括传统的PID控制器、现代的状态空间控制器以及数字控制系统等。
通过理论学习与实践操作结合,学生可以更好地理解控制系统的运作原理,提高解决实际问题的能力。
本课程还将重点介绍控制系统在机械工程中的应用,包括机械传动、运动控制、自动控制等方面。
通过案例分析和实例演练,学生可以更深入地了解控制系统在机械工程领域中的实际应用,为将来的工作打下坚实的基础。
本课程旨在帮助学生全面掌握机械工程控制系统的基础知识,提高他们在机械控制领域的专业能力,为日后的学习和工作奠定基础。
1.2 目的机械工程控制基础是机械工程专业的重要课程之一,旨在培养学生掌握机械控制系统的基本原理和方法,为日后深入学习相关专业课程打下坚实的基础。
第一章绪论知识结构图知识结构图第一节机械工程控制论的研究对象与任务一、系统及广义系统系统是由相互联系、相互作用的若干部分构成且具有一定运动规律的一个有机整体。
一个较大系统之内可能包括若干个较小的子系统。
不仅系统的各部分之间存在非常紧密的联系,而且,系统与外界之间也存在一定的联系。
系统与外界之间的联系如图1.1.1所示,其中,输入:外界对系统的作用,它包括给定的输入和干扰;输出:系统对外界的作用。
图1.1.1系统及其与外界的联系系统可大可小,可繁可简,甚至可“实”可“虚”,完全由研究的需要而定,通常将它们统称为广义系统。
二、机械工程控制论的研究对象机械工程控制论实质上是研究机械工程技术中广义系统的动力学问题。
具体地说,它研究的是机械工程广义系统在一定的外界条件(即输入或激励、干扰)作用下,从系统的一定的初始状态出发,所经历的由其内部的固有特性(即由系统的结构与参数所决定的特性)所决定的整个动态历程;研究这一系统及其输入、输出三者之间的动态关系。
三、机械工程控制论的研究任务从系统、输入、输出三者之间的关系出发,根据已知条件与求解问题的不同,机械工程控制论的任务可以分为以下五种:(1)已知系统和输入,求系统的输出,即系统分析问题;(2)已知系统和系统的理想输出,设计输入,即最优控制问题;(3)已知输入和理想输出时,设计系统,即最优设计问题;(4)输出已知,确定系统,以识别输入或输入中的有关信息,此即滤波与预测问题;(5)已知系统的输入和输出,求系统的结构与参数,即系统辨识问题。
第二节系统及其模型一、系统的特性系统具有如下特性:(1)系统的性能不仅与系统的元素有关,而且还与系统的结构有关;(2)系统的内容比组成系统各元素的内容要丰富得多;(3)系统往往具有表现出在时域、频域或空域等域内的动态特性。
二、机械系统以实现一定的机械运动、输出一定的机械能,以及承受一定的机械载荷为目的的系统,称为机械系统。
对于机械系统,其输入和输出分别称为“激励”和“响应”。
控制: 给对象施加某种操作,使其产生预期的行为。
自动控制: 该操作由控制器自动完成,无须人的参与。
给定量称为输入量,被控量称为输出量。
反馈:就是指将输出量全部或部分返回到输入端,并与输入量比较。
比较的结果称为偏差。
若反馈作用使偏差值越来越小,称为负反馈;反之,则称正反馈。
利用反馈控制原理组成的系统称为反馈控制系统。
人工控制与自动控制的共同点:检测偏差并纠正偏差。
自动控制系统中,偏差是通过反馈建立的。
给定量称为输入量,被控量称为输出量。
反馈就是指将输出量全部或部分返回到输入端,并与输入量比较。
比较的结果称为偏差。
若反馈作用使偏差值越来越小,称为负反馈;反之,则称正反馈。
机械工程控制论的研究对象是什么?什么是反馈?答:机械工程控制论的研究对象是机械工程技术中广义系统的动力学问题,即机械工程广义系统在一定的外界条件(输入或激励、干扰)作用下,从系统的一定的初始状态出发,所经历的由其内部的固有特性(即由系统的结构与参数所决定的特性)所决定的整个动态历程;研究这一系统及其输入、输出三者之间的动态关系。
反馈就是指将输出量全部或部分返回到输入端,并与输入量比较。
1948年:N. Wiener发表《控制论》,标志经典控制理论基本形成。
机械工程控制论的研究任务?从系统、输入、输出三者之间的关系出发.机械工程控制论的研究对象?它研究的是机械工程广义系统在一定的外界条件(即输入或激励、干扰)作用下,从系统的一定的初始状态出发,所经历的由其内部的固有特性(即由系统的结构与参数所决定的特性)所决定的整个动态历程;研究这一系统及其输入、输出三者之间的动态关系——广义系统的动力学问题。
系统:相互作用的各部分组成的具有一定功能的整体。
从数学角度考虑,一个时域函数f(t)能够进行拉氏变换的条件为:(1)当t < 0时,f (t)= 0;(2) f(t)只有有限个间断点,且能找到适当的s,使................成立。
关于“机械工程控制基础”教学的几点注记【摘要】本文主要围绕“机械工程控制基础”教学展开探讨,包括教学内容设置、教学方法探讨、实践教学重要性、学生评价与反馈以及教学改进建议。
通过引言部分介绍了研究背景,引出了对教学内容和方法的讨论。
具体分析了这门课程在培养学生控制基础知识方面的作用,强调了实践教学的重要性,并在学生评价与反馈部分总结了学生对教学的看法。
提出了一些教学改进建议,进一步完善教学质量。
结论部分对全文进行总结,并展望未来在教学模式和内容方面的发展方向。
通过这篇文章的阐述,可以更好地了解和思考“机械工程控制基础”教学中存在的问题和需要改进的地方,为未来的教学提供参考和指导。
【关键词】机械工程控制基础、教学内容设置、教学方法探讨、实践教学重要性、学生评价与反馈、教学改进建议、引言、正文、结论、总结、展望未来。
1. 引言1.1 介绍机械工程控制基础是机械工程专业的重要课程,主要介绍机械控制系统的基本原理和方法,是培养学生掌握机械系统控制的基础。
教学的设计和实施对学生掌握相关知识和技能具有重要影响,因此需要认真研究并总结教学经验,不断改进教学方法和教学内容,以提高教学质量。
在进行机械工程控制基础的教学时,需要根据学生的实际情况和学习需求,灵活设计教学内容和教学安排,以使学生能够深入理解和掌握机械控制基础知识。
教师应该结合实际案例和工程应用,引导学生学习探讨,提高他们的实际操作能力和解决问题的能力。
本文将从教学内容设置、教学方法探讨、实践教学重要性、学生评价与反馈以及教学改进建议等方面对机械工程控制基础的教学进行分析和总结,旨在为教师提供一定的参考和借鉴,优化教学效果,提高学生学习的积极性和主动性。
1.2 研究背景机械工程控制基础是机械工程专业中非常重要的一门课程,在工程实践中起着至关重要的作用。
随着科技的不断进步和工程领域的发展,对机械工程控制基础的教学也提出了更高的要求。
为了适应这一需求,我们需要不断地探索和总结教学经验,不断提升教学质量和效果。
()o x ∞时所需的时间4nξω≈当增加系统的型别时,系统的准确性将提高。
当系统采用增加开环传递函数中积分环节的数0]或滞后0]的特性。
正负:正值:逆时针方向;负值:顺时针方向幅频特性()A ω和相频特性()ϕω的总称|()|G j e ω=是将()G s90对数幅频特性曲线:在整个频率范围内是一的直线。
当90的水平线。
ω=时,90对数幅频特性曲线:在整个频率范围内是一直线当90的水平线。
、将系统的传递函数准形式的环节的传递函数(即惯性、一阶微0,00a ;、三阶系统(3)n =稳定的充要条件:0,00a ,120a a 。
、在Routh 表中任意一行的第一个元为零,后各元均不为零或部分不为零:用一个很小的正ε来代替第一列等于零的元,然后计算表的其余各元;、当Routh 表的任意一行中的所有元均为零:用该行的上一行的元构成一个辅助多项式,并用180开始向上。
j-(1,0)180开始向下。
+∞时,在开环对数幅频特性曲线为正值的频率范围内,开环对数180线正穿越与负穿越次数之时,闭环系统稳定;否则不稳定。
g ω,则闭环系统稳定;g ω,则闭环系统不稳定;g ω=,则闭环系统临界稳定;为剪切频率0)时,相频特性180线的相位差值γ。
(ϕω+对于稳定系统,γ必在Bode 180线以上。
:对于稳定系统,自:第三象限。
180线以下。
:对于稳定系统,自:第二象限。
0)时,开环幅频的倒数。
()|H j K ω记0;:对于稳定系统,1。
右侧通过。
:对于稳定系统,K 必在0分贝线以0;:对于稳定系统,1。
左侧通过。
线以上;分贝线以下。
8086汇编指令速查手册一、数据传输指令它们在存贮器和寄存器、寄存器和输入输出端口之间传送数据.1. 通用数据传送指令.MOV 传送字或字节.MOVSX 先符号扩展,再传送.MOVZX 先零扩展,再传送.PUSH 把字压入堆栈.POP 把字弹出堆栈.PUSHA 把AX,CX,DX,BX,SP,BP,SI,DI依次压入堆栈.POPA 把DI,SI,BP,SP,BX,DX,CX,AX依次弹出堆栈.PUSHAD 把EAX,ECX,EDX,EBX,ESP,EBP,ESI,EDI依次压入堆栈.POPAD 把EDI,ESI,EBP,ESP,EBX,EDX,ECX,EAX依次弹出堆栈.BSWAP 交换32位寄存器里字节的顺序XCHG 交换字或字节.( 至少有一个操作数为寄存器,段寄存器不可作为操作数)CMPXCHG 比较并交换操作数.( 第二个操作数必须为累加器AL/AX/EAX )XADD 先交换再累加.( 结果在第一个操作数里 )XLAT 字节查表转换.── BX 指向一张 256 字节的表的起点, AL 为表的索引值(0-255,即0-FFH); 返回 AL 为查表结果. ( [BX+AL]->AL )2. 输入输出端口传送指令.IN I/O端口输入. ( 语法: IN 累加器, {端口号│DX} )OUT I/O端口输出. ( 语法: OUT {端口号│DX},累加器 ) 输入输出端口由立即方式指定时, 其范围是 0-255; 由寄存器 DX 指定时,其范围是 0-65535.3. 目的地址传送指令.LEA 装入有效地址.例: LEA DX,string ;把偏移地址存到DX.LDS 传送目标指针,把指针内容装入DS.例: LDS SI,string ;把段地址:偏移地址存到DS:SI.LES 传送目标指针,把指针内容装入ES.例: LES DI,string ;把段地址:偏移地址存到ES:DI.LFS 传送目标指针,把指针内容装入FS.例: LFS DI,string ;把段地址:偏移地址存到FS:DI.LGS 传送目标指针,把指针内容装入GS.例: LGS DI,string ;把段地址:偏移地址存到GS:DI.LSS 传送目标指针,把指针内容装入SS.例: LSS DI,string ;把段地址:偏移地址存到SS:DI.4. 标志传送指令.LAHF 标志寄存器传送,把标志装入AH.SAHF 标志寄存器传送,把AH内容装入标志寄存器.PUSHF 标志入栈.POPF 标志出栈.PUSHD 32位标志入栈.POPD 32位标志出栈.二、算术运算指令ADD 加法.ADC 带进位加法.INC 加 1.AAA 加法的ASCII码调整.DAA 加法的十进制调整.SUB 减法.SBB 带借位减法.DEC 减 1.NEC 求反(以 0 减之).CMP 比较.(两操作数作减法,仅修改标志位,不回送结果).AAS 减法的ASCII码调整.DAS 减法的十进制调整.MUL 无符号乘法.IMUL 整数乘法.以上两条,结果回送AH和AL(字节运算),或DX和AX(字运算), AAM 乘法的ASCII码调整.DIV 无符号除法.IDIV 整数除法.以上两条,结果回送:商回送AL,余数回送AH, (字节运算);或商回送AX,余数回送DX, (字运算).AAD 除法的ASCII码调整.CBW 字节转换为字. (把AL中字节的符号扩展到AH中去)CWD 字转换为双字. (把AX中的字的符号扩展到DX中去)CWDE 字转换为双字. (把AX中的字符号扩展到EAX中去)CDQ 双字扩展. (把EAX中的字的符号扩展到EDX中去) 三、逻辑运算指令AND 与运算.OR 或运算.XOR 异或运算.NOT 取反.TEST 测试.(两操作数作与运算,仅修改标志位,不回送结果). SHL 逻辑左移.SAL 算术左移.(=SHL)SHR 逻辑右移.SAR 算术右移.(=SHR)ROL 循环左移.ROR 循环右移.RCL 通过进位的循环左移.RCR 通过进位的循环右移.以上八种移位指令,其移位次数可达255次.移位一次时, 可直接用操作码. 如 SHL AX,1.移位>1次时, 则由寄存器CL给出移位次数.如 MOV CL,04SHL AX,CL四、串指令DS:SI 源串段寄存器 :源串变址.ES:DI 目标串段寄存器:目标串变址.CX 重复次数计数器.AL/AX 扫描值.D标志 0表示重复操作中SI和DI应自动增量; 1表示应自动减量.Z标志用来控制扫描或比较操作的结束.MOVS 串传送.( MOVSB 传送字符. MOVSW 传送字. MOVSD 传送双字. )CMPS 串比较.( CMPSB 比较字符. CMPSW 比较字. )SCAS 串扫描.把AL或AX的内容与目标串作比较,比较结果反映在标志位.LODS 装入串.把源串中的元素(字或字节)逐一装入AL或AX中.( LODSB 传送字符. LODSW 传送字. LODSD 传送双字. )STOS 保存串.是LODS的逆过程.REP 当CX/ECX<>0时重复.REPE/REPZ 当ZF=1或比较结果相等,且CX/ECX<>0时重复.REPNE/REPNZ 当ZF=0或比较结果不相等,且CX/ECX<>0时重复. REPC 当CF=1且CX/ECX<>0时重复.REPNC 当CF=0且CX/ECX<>0时重复.五、程序转移指令1>无条件转移指令 (长转移)JMP 无条件转移指令CALL 过程调用RET/RETF过程返回.2>条件转移指令 (短转移,-128到+127的距离内)( 当且仅当(SF XOR OF)=1时,OP1<OP2 )JA/JNBE 不小于或不等于时转移.JAE/JNB 大于或等于转移.JB/JNAE 小于转移.JBE/JNA 小于或等于转移.以上四条,测试无符号整数运算的结果(标志C和Z).JG/JNLE 大于转移.JGE/JNL 大于或等于转移.JL/JNGE 小于转移.JLE/JNG 小于或等于转移.以上四条,测试带符号整数运算的结果(标志S,O和Z).JE/JZ 等于转移.JNE/JNZ 不等于时转移.JC 有进位时转移.JNC 无进位时转移.JNO 不溢出时转移.JNP/JPO 奇偶性为奇数时转移.JNS 符号位为 "0" 时转移.JO 溢出转移.JP/JPE 奇偶性为偶数时转移.JS 符号位为 "1" 时转移.3>循环控制指令(短转移)LOOP CX不为零时循环.LOOPE/LOOPZ CX不为零且标志Z=1时循环.LOOPNE/LOOPNZ CX不为零且标志Z=0时循环.JCXZ CX为零时转移.JECXZ ECX为零时转移.4>中断指令INT 中断指令INTO 溢出中断IRET 中断返回5>处理器控制指令HLT 处理器暂停, 直到出现中断或复位信号才继续.WAIT 当芯片引线TEST为高电平时使CPU进入等待状态. ESC 转换到外处理器.LOCK 封锁总线.NOP 空操作.STC 置进位标志位.CLC 清进位标志位.CMC 进位标志取反.STD 置方向标志位.CLD 清方向标志位.STI 置中断允许位.CLI 清中断允许位.六、伪指令DW 定义字(2字节).PROC 定义过程.ENDP 过程结束.SEGMENT 定义段.ASSUME 建立段寄存器寻址. ENDS 段结束.END 程序结束.。