机械控制工程基础课件(1)..
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机械工程控制基础课件绪论第一章绪论第一节机械工程控制论的研究对象与任务第二节系统及其模型第三节反馈第四节系统的分类及对控制系统的基本要求第五节机械制造的发展与控制理论的应用第六节控制理论发展的简单回顾第七节本课程的特点与学习方法在科学和工程技术的发展过程中,自动控制技术起着重要的作用。
除了在宇宙飞船、导弹发射和飞机驾驶等系统中,自动控制技术具有特别重要的作用之外,它在现代机器制造和工业生产过程中也是不可缺少的重要组成部分。
随着自动控制理论和技术的不断发展,给人们提供了获得动态系统最佳性能的方法,提高了产品质量,降低了生产成本,提高了劳动生产率,使人们从繁重的体力劳动和重复的手工操作中解放出来。
本章将对本课程的主要内容作一个简介,使同学们对自动控制理论的内容有一个基本了解,以便更好地学习以后各章节。
引言控制:对对象施加某种操作,使其产生所预期的行为。
?自动控制:该操作由控制装置自动完成,无须人直接参与。
即,在人不直接参与的情况下,通过控制器使被控对象(如机器设备、生产过程)的某些物理量(或工作状态)能自动地按照预定的规律变化(或运行)。
引言一、自动控制技术应用于军事、航天领域火炮、雷达、跟踪系统;人造卫星;宇宙飞船。
二、自动控制技术应用于工业生产过程轧钢过程;工业窑炉;石油化工;水泥建材;玻璃、造纸等三、自动控制技术应用于现代农业生产自动灌溉;农产品质量检测等。
四、自动控制技术应用于其他领域生物:人口控制,药物动力学金融:货币控制家庭:电饭煲,洗衣机,空调,冰箱?自动控制技术已成为促进当代生产发展和科学技术进步的重要因素,是最有发展前途的技术科学之一。
自动控制往往是参考人工控制而建立起来的,以下通过一些简单的、典型例子,来说明控制系统的工作原理。
实例一水箱水位1、手动控制:观测实际水位,将实际水位与要求的水位值相比较,得出两者偏差。
根据偏差的大小和方向调节进水阀门的开度,即当实际水位高于要求值时,关小进水阀门开度,否则加大阀门开度以改变进水量,从而改变水箱水位,使之与要求值保持一致。
机械工程控制基础课件第1章第1章绪论什么是控制?控制:为达到某种目的,对某一对象施加所需的操作。
如温度控制、人口控制、压力控制等控制实例1:发电机供电发电机要正常供电,就必须维持其输出电压恒定,尽量不受负荷变化和原动机转速波动的影响。
发电机是被控制的设备称为控制对象。
输出电压是被控制的物理量称为被控制量。
额定电压称为输入量。
控制的基本任务:使控制对象的被控制量等于输入量。
控制实例2:水位人工控制期望水位:输入量实际水位:被控制量图1.1水位人工控制检测偏差实施控制消除偏差控制器进水阀浮球出水阀图1.2水位自动控制系统控制实例3:水位自动控制自动控制:在无人直接参与的情况下,利用控制装置操纵控制对象。
杠杆——水位控制器当水位处于平衡位置时,进水量=出水量当水位H下降时,进水阀门增大,进水量增大∴水位H上升自动控制系统:在无人直接操作的情况下,通过控制器使控制对象自动地按照给定的规律运行,使被控制量按照给定的规律变化。
问题:水位自动控制系统能准确的控制水位吗?系统存在振动现象,很难预测其何时停止控制使水位到达目标位置。
自动控制理论:以自动控制系统为研究对象,采用数学方法进行分析与综合。
自动控制理论的发展18世纪,JamesWatt为控制蒸汽机速度设计的离心调节器是自动控制领域的第一项重大成果;1877年,提出线性系统稳定性的判据;1932年,Nyquist提出了一种根据系统的开环频率响应,确定闭环系统稳定性的方法——Nyquist稳定性判据;1948年,出版《控制论》,标志这门学科的正式诞生。
1954年,钱学森出版《工程控制论》经典控制理论在复数域内利用传递函数研究单输入—单输出线性定常系统的稳定性、响应快速性与响应准确性的问题。
20世纪50年代及其以前的控制理论属于经典控制理论数学基础:拉普拉斯变换基本数学模型:传递函数主要的分析与综合方法:时域分析法、频率响应法现代控制理论在时间域内利用状态空间分析研究多输入—多输出系统的最优控制问题。