机械工程控制基础[1]

1、机机 械械 工工 程程控控 制制 基基 础础 （第六版）（第六版） 青海大学化机系青海大学化机系机械工程机械工程控制控制基础基础第一章第一章 绪论绪论第二章第二章 系统的数学模型系统的数学模型第三章第三章 系统的时间响应分析系统的时间响应分析第四章第四章 系统的频率特性分析系统的频率特性分析第五章第五章 系统的稳定性系统的稳定性第六章第六章 系统的性能指标与校正系统的性能指标与校正* *第七章第七章 非线性系统初步非线性系统初步* *第八章第八章 线性离散系统初步线性离散系统初步* *第九章第九章 系统辨识初步系统辨识初步 MATLAB MATLAB软件工具在控制系统分析和软件工具在控制系统分

2、析和 综合中的应用综合中的应用 1.1概述概述v一、本课程的定义及意义本课程的定义及意义 控制工程是一门研究控制论在工程中应用控制工程是一门研究控制论在工程中应用的科学的科学.机械控制工程基础课程主要阐述有关机械控制工程基础课程主要阐述有关自动控制技术自动控制技术即机、电、液一体化中共同即机、电、液一体化中共同遵循的基本规律的理论。遵循的基本规律的理论。 当前精密仪器和机械制造业发展一个明显而当前精密仪器和机械制造业发展一个明显而重要的趋势是越来越广泛而深刻地引入了控制重要的趋势是越来越广泛而深刻地引入了控制理论。例如数控、工业机器人、锻压、焊接自理论。例如数控、工业机器人、锻压、焊接自动化设

3、备等都应用到了控制工程的基础知识。动化设备等都应用到了控制工程的基础知识。v因此控制理论不仅是一门极为重要的学科，而且也是科学的方法论之一。v本课程是一门主要的技术基础课，它涉及古典控制理论的主要内容及意义，还涉及了现代控制理论的基础。二、控制工程的发展二、控制工程的发展公元前14001100年，中国、埃及和巴比伦相继出现自动计时漏壶，人类产生了最早期的控制思想。 公元前公元前300300年秦昭王时，由李冰父子主年秦昭王时，由李冰父子主持设计修筑的著名水利工程都江堰，是一持设计修筑的著名水利工程都江堰，是一种液面控制，是种液面控制，是“系统系统”观念的杰出体现观念的杰出体现。 公元公元1001

4、00年，亚历山大的希罗发明开年，亚历山大的希罗发明开闭庙门和分发圣水的自动计时装置。闭庙门和分发圣水的自动计时装置。 公元公元132132年，中国科学家张衡（公元年，中国科学家张衡（公元7878139139）发明水运浑象，研制出自动测量）发明水运浑象，研制出自动测量地震的候风地动仪。地震的候风地动仪。 公元公元235235年，年，中国马钧研制中国马钧研制出用齿轮传动出用齿轮传动的自动指示方的自动指示方向的指南车向的指南车( (司司南车）南车） 另有发明击另有发明击鼓记里鼓记里 公元公元16371637年，中国明年，中国明代宋应星所代宋应星所著天工开著天工开物记载有物记载有程序控制思程序控制思想

5、的提花织想的提花织机结构图。机结构图。 公元公元17881788年，英国人年，英国人J.WattJ.Watt用离心式用离心式调速器控制蒸汽机的速度，由此产生了第调速器控制蒸汽机的速度，由此产生了第一次工业革命。一次工业革命。 维纳，维纳，MITMIT教授，曾教授，曾于于19361936年到清华大学任年到清华大学任访问教授。早期进行模访问教授。早期进行模拟计算机研究，二战期拟计算机研究，二战期间参与火炮控制研究，间参与火炮控制研究，提炼出负反馈概念。提炼出负反馈概念。 1948 1948年，维纳所著年，维纳所著控制论的出版，标控制论的出版，标志着这门学科的正式诞志着这门学科的正式诞生。生。控制论

6、的奠基人控制论的奠基人美国科学家维纳美国科学家维纳（Wiener,N.，18941964） 1954 1954年，我国科学家钱学年，我国科学家钱学森在美国运用控制论思想和森在美国运用控制论思想和方法，用英文出版工程控方法，用英文出版工程控制论，首先把控制论推广制论，首先把控制论推广到工程技术领域。到工程技术领域。 “工程控制论是关于工程技术领域各个系统自动控制和工程控制论是关于工程技术领域各个系统自动控制和自动调节的理论。维纳博士自动调节的理论。维纳博士40年代提示了控制论的基本思年代提示了控制论的基本思想后，不少工程师和数学博士曾努力寻找通往这座理论顶想后，不少工程师和数学博士曾努力寻找通往

7、这座理论顶峰的道路，但均半途而废。工程师偏重于实践，解决具体峰的道路，但均半途而废。工程师偏重于实践，解决具体问题，不善于上升到理论高度；数学家则擅长于理论分析问题，不善于上升到理论高度；数学家则擅长于理论分析，却不善于从一般到个别去解决实际问题。钱学森则集中，却不善于从一般到个别去解决实际问题。钱学森则集中两者优势于一身，高超地将两只轮子装到一辆战车上，碾两者优势于一身，高超地将两只轮子装到一辆战车上，碾出了工程控制论研究的一条新途径。出了工程控制论研究的一条新途径。” 接着短短的几十年里，在各国科学家接着短短的几十年里，在各国科学家和科学技术人员的努力下，又相继出现了和科学技术人员的努力下

8、，又相继出现了生物控制论，经济控制论和社会控制论等，生物控制论，经济控制论和社会控制论等，控制理论已经渗透到各个领域，并伴随着控制理论已经渗透到各个领域，并伴随着其它科学技术的发展，极大地改变了整个其它科学技术的发展，极大地改变了整个世界。控制理论自身也在创造人类文明中世界。控制理论自身也在创造人类文明中不断向前发展。控制理论的中心思想是通不断向前发展。控制理论的中心思想是通过信息的传递、加工处理并加以反馈来进过信息的传递、加工处理并加以反馈来进行控制，控制理论是信息学科的重要组成行控制，控制理论是信息学科的重要组成方面。方面。 根据自动控制理论的内容和发展的不同根据自动控制理论的内容和发展的

9、不同阶段，控制理论可分为阶段，控制理论可分为“经典控制理论经典控制理论”和和“现代控制理论现代控制理论”两大部分。两大部分。 “经典控制理论经典控制理论”的内容是以传递函数的内容是以传递函数为基础，以频率法和根轨迹法作为分析和为基础，以频率法和根轨迹法作为分析和综合系统基本方法，主要研究单输入，单综合系统基本方法，主要研究单输入，单输出这类控制系统的分析和设计问题。输出这类控制系统的分析和设计问题。 “现代控制理论现代控制理论”是在是在“经典控制理论经典控制理论”的基础上，于的基础上，于6060年代以后发展起来的。它的年代以后发展起来的。它的主要内容是以状态空间法为基础，研究多输主要内容是以状

10、态空间法为基础，研究多输入，多输出、时变参数、分布参数、随机参入，多输出、时变参数、分布参数、随机参数、非线性等控制系统的分析和设计问题。数、非线性等控制系统的分析和设计问题。最优控制、最优滤波、系统辨识、自适应控最优控制、最优滤波、系统辨识、自适应控制等理论都是这一领域重要的研究课题，近制等理论都是这一领域重要的研究课题，近年来计算机技术和现代应用数学的结合，又年来计算机技术和现代应用数学的结合，又使现代控制理论在大系统理论和模仿人类智使现代控制理论在大系统理论和模仿人类智能活动的人工智能控制等诸多领域有了重大能活动的人工智能控制等诸多领域有了重大发展。发展。1.1.经典控制理论经典控制理论

11、40405050年代形成年代形成 适用于适用于SISOSISO（单输入单输出）系统（单输入单输出）系统 基于：二战军工技术基于：二战军工技术目标：反馈控制系统的稳定目标：反馈控制系统的稳定 基本方法：传递函数，频率法，基本方法：传递函数，频率法，PIDPID调节器调节器 ( (频域频域) )2.现代控制理论现代控制理论60607070年代形成年代形成 适用于适用于MIMO MIMO （多输入多输出）系统（多输入多输出）系统 基于：基于： 冷战时期空间技术，计算机技术冷战时期空间技术，计算机技术目标：最优控制目标：最优控制基本方法：状态空间表达式基本方法：状态空间表达式研究对研究对象象数学工数学

12、工具具常用分常用分析方法析方法局限性局限性经典经典控制控制理论理论单输入单输入-单输出线单输出线性定常系性定常系统统微分方微分方程，传程，传递函数递函数时域分时域分析法，析法，频域分频域分析法析法,根根轨迹分轨迹分析法析法对复杂多变量对复杂多变量系统、时变和系统、时变和非线性系统无非线性系统无能为力能为力现代现代控制控制理论理论多输入多输入-多输出变多输出变系数，非系数，非线性等系线性等系统统线性代线性代数、矩数、矩阵理论阵理论状态空状态空间法间法比较繁琐（但比较繁琐（但由于计算机技由于计算机技术的的迅速发术的的迅速发展，这一局限展，这一局限性已克服性已克服)3.大系统理论和智能控制理论大系统

13、理论和智能控制理论 大系统论大系统论 是用控制和信息的观点研究大系统是用控制和信息的观点研究大系统的结构方案、总体设计中的分析方法和协调问题。的结构方案、总体设计中的分析方法和协调问题。 智能论智能论 研究模拟人类活动的机理，具有非线研究模拟人类活动的机理，具有非线性、时变、随机、模糊性。性、时变、随机、模糊性。应用：人造卫星等。（如图）应用：人造卫星等。（如图） 第一颗人造卫星（苏联，第一颗人造卫星（苏联，19571957年）年） 第一颗载人飞船（苏联，第一颗载人飞船（苏联，19611961年）年） 人类首次登上月球（美国，人类首次登上月球（美国，19691969年）年） 首架航天飞机（美国

14、，首架航天飞机（美国，19811981年）年） 首次冲出太阳系（美国，首次冲出太阳系（美国，19891989年）年） 仿人机器人（日本，仿人机器人（日本，20012001年）年） 神州五号载人航天成功（中国，神州五号载人航天成功（中国，20032003年）年） 勇气号、机遇号火星探测器（美国，勇气号、机遇号火星探测器（美国，20042004年）年） “作为技术科学的控制论，对工程技作为技术科学的控制论，对工程技术、生物和生命现象的研究和经济科学，术、生物和生命现象的研究和经济科学，以及对社会研究都有深刻的意义，比起相以及对社会研究都有深刻的意义，比起相对论和量子论对社会的作用有过之无不对论和量

15、子论对社会的作用有过之无不及我们可以毫不含糊地说从科学理论的及我们可以毫不含糊地说从科学理论的角度来看，二十世纪上半叶的三大伟绩是角度来看，二十世纪上半叶的三大伟绩是相对论、量子论和控制论，也许可以称它相对论、量子论和控制论，也许可以称它们为三项科学革命，是人类认识客观世界们为三项科学革命，是人类认识客观世界的三大飞跃。的三大飞跃。” 钱学森钱学森 1.2 1.2 自动控制系统的基本概念自动控制系统的基本概念一一.自动控制系统自动控制系统 1.概念概念 自动控制自动控制是指在没有人的参与下，利用控是指在没有人的参与下，利用控制装置使生产过程或制装置使生产过程或被控对象被控对象的某一些的某一些物

16、理量物理量准准确地按预期规律运行。确地按预期规律运行。 自动控制系统自动控制系统是指由控制装置与被控对象结合起来是指由控制装置与被控对象结合起来的，能够对被控对象的一些物理量进行自动控制的一个有的，能够对被控对象的一些物理量进行自动控制的一个有机整体。机整体。 基本问题基本问题: 如何使被控对象的物理量按照如何使被控对象的物理量按照 给定的规给定的规律变化？律变化？v被控对象：（要求实现自动控制的机器被控对象：（要求实现自动控制的机器设备或生产过程）设备或生产过程）v被控制量：（指被控制系统所要控制的被控制量：（指被控制系统所要控制的物理量，一般指系统的输出量）物理量，一般指系统的输出量）v2

17、.分类分类 控制控制 人工 自动 二、自动控制系统的工作原理二、自动控制系统的工作原理v1.人工控制人工控制机械杠杆机械杠杆阀门阀门水箱水箱被控对象被控对象输入输入x xi i( (t t) )输出输出x xo o( (t t) )q (t)控制器控制器扰动扰动系统系统v过程： 1.观测液位 2.与要求液位比较 3.根据结果进行控制v结论: 测量、求偏差、再控制测量、求偏差、再控制-纠正偏差过程。纠正偏差过程。 即检测偏差并纠正偏差。即检测偏差并纠正偏差。2.自动控制杠杆杠杆浮子浮子进水进水阀门阀门出水出水阀门阀门储水池储水池h0h过程：机械杠杆阀活塞水箱浮子h0-h(t)q1(t)v过程：v

18、 1.观测液位v 2.与要求液位比较v 3.根据结果进行控制v结论:v 测量、求偏差、再控制测量、求偏差、再控制-纠正偏差过程。纠正偏差过程。v 即检测偏差并纠正偏差。即检测偏差并纠正偏差。控制器控制器能够对控对象起控制作用的设备总称。能够对控对象起控制作用的设备总称。被控对象被控对象被控制的机器设备或生产过程。被控制的机器设备或生产过程。系统的输入系统的输入作用于系统的激发信号，其中包括参考输入作用于系统的激发信号，其中包括参考输入（激励信号）和扰动输入。（激励信号）和扰动输入。系统输出系统输出指控制系统所要控制的物理量，表征对象或过指控制系统所要控制的物理量，表征对象或过程的状态的特性程的

19、状态的特性 。要求：要求：1.1.保持系统的输出跟踪参考输入。保持系统的输出跟踪参考输入。 2.2.保持系统的输出不受扰动的影响。保持系统的输出不受扰动的影响。3.反馈1)反馈：反馈：是把系统输出量全部或一部分回送到是把系统输出量全部或一部分回送到输入端，以增强或减弱输入信号的效应。输入端，以增强或减弱输入信号的效应。v起增强输入信号作用起增强输入信号作用正反馈。正反馈。v 起减弱输入信号作用起减弱输入信号作用负反馈。负反馈。2)反馈控制：是实现自动控制最基本的方法。反馈控制：是实现自动控制最基本的方法。 反馈控制系统反馈控制系统:利用反馈控制原理组成的系统。利用反馈控制原理组成的系统。3）反

20、馈控制原理：检测偏差并用以纠正偏差。反馈控制原理：检测偏差并用以纠正偏差。31.控制系统按反馈情况分类控制系统按反馈情况分类21三、自动控制系统的基本类型三、自动控制系统的基本类型1）开环系统）开环系统+-电电位位器器Ug功率功率放大器放大器M电动机电动机Ud+-负载负载n b.应用应用 目前比较常见的开环控制系统有自动售货机，自动目前比较常见的开环控制系统有自动售货机，自动洗衣机，自动流水线，包装机等。洗衣机，自动流水线，包装机等。a.定义：定义：输出量与输入量之间没有反向联系，只靠输出量与输入量之间没有反向联系，只靠输入量对输出量单向控制的系统叫开环控制系统。输入量对输出量单向控制的系统叫

21、开环控制系统。开环控制又可称为前馈控制，因为控制作用是由输入开环控制又可称为前馈控制，因为控制作用是由输入信号直接向前输送，而不是由输出信号回输到输入信信号直接向前输送，而不是由输出信号回输到输入信号来进行控制的，故称为前馈控制。号来进行控制的，故称为前馈控制。控制装置控制装置被控对象被控对象控制量控制量扰动扰动被控制量被控制量例例. 直流电机转速控制系统直流电机转速控制系统电位器（产生给定电电位器（产生给定电压压ur）如果）如果010V转速转速01000转转方框图为：方框图为：电电压压放放大大器器可可控控硅硅功功放放M M负载负载rukuaun n电网电压电网电压P P电位器电位器电压电压放

22、大器放大器可控硅可控硅功放功放直流直流电动机电动机Purukn扰动扰动ua2）闭环控制系统）闭环控制系统特征特征分析分析2）闭环控制系统）闭环控制系统a.定义：定义：输出量与输入量之间有反向联系，输出量与输入量之间有反向联系，靠输入量与主反馈信号之间的偏差对输出靠输入量与主反馈信号之间的偏差对输出量进行控制的系统叫闭环控制系统。量进行控制的系统叫闭环控制系统。例例. 引入闭环控制后的直流电机转速控制系统引入闭环控制后的直流电机转速控制系统电电压压放放大大器器可可控控硅硅功功放放M M负载负载G Gburuukuaun n 测速 测速 发电 发电 机 机引入测速发电机，这时电压放大器的输入引入测

23、速发电机，这时电压放大器的输入 ，如果外来，如果外来的电网电压波动使电机的转速的电网电压波动使电机的转速n ，则由测速发电机确定的，则由测速发电机确定的则则 则则uk ，ua 则则n ，消除了偏差，控制转速稳定。，消除了偏差，控制转速稳定。负反馈。负反馈。bruuububruuu方框图方框图同开环系统相比，该系统由于干扰引起的转速误差要小得多。同开环系统相比，该系统由于干扰引起的转速误差要小得多。如果极性接错，这时电压放大器的输入如果极性接错，这时电压放大器的输入 ，如果外来的，如果外来的电网电压波动使电机的转速电网电压波动使电机的转速n ，则由测速发电机确定的，则由测速发电机确定的则则 则则

24、uk ，ua 则则n ，则转速越来越大，电动机损坏，则转速越来越大，电动机损坏，失去控制。失去控制。正反馈。正反馈。bruuububruuu电位器电压放大器可控硅放大器直流电动机测速机Puruubuk-n扰动ua3）半闭环控制系统）半闭环控制系统特征特征分析分析3）半闭环控制系统）半闭环控制系统控制指令控制指令(输入输入)工作台位移工作台位移工作台工作台驱动装置驱动装置控制装置控制装置输入装置输入装置（输出信号）（输出信号）（输入信号）（输入信号）测量装置测量装置控制部分控制部分v开环控制系统：开环控制系统： 1. 结构简单经济结构简单经济 2.调试方便调试方便 3.抗干扰能力差，控制精度不高

25、。抗干扰能力差，控制精度不高。v闭环控制系统：闭环控制系统： 1.系统具有纠正偏差的能力。系统具有纠正偏差的能力。 2.抗扰性好，控制精度高。抗扰性好，控制精度高。 3.包含元件多，结构复杂，价格高。包含元件多，结构复杂，价格高。 4.参数应选择适当参数应选择适当。v开环闭环复合控制系统（兼有两者的优点，开环闭环复合控制系统（兼有两者的优点，精度很高）精度很高） 4).4).开环与闭环系统的比较开环与闭环系统的比较2 按照给定量运动规律分类按照给定量运动规律分类控制系统控制系统分类分类 自动调节系统自动调节系统1随动随动系统系统32程序控程序控制系统制系统2 2 按照给定量运动规律分类按照给定

26、量运动规律分类自动调自动调节系统节系统2按照按照 给定量运动规律分类给定量运动规律分类随动随动系统系统2 2 按照给定量运动规律分类按照给定量运动规律分类程序控程序控制系统制系统3.3.按系统的特性分类按系统的特性分类 a.线性系统线性系统(具有叠加性和齐次性，可以用线具有叠加性和齐次性，可以用线性微分方程来描述性微分方程来描述) b.非线性系统（不适用叠加原理，用非线性非线性系统（不适用叠加原理，用非线性方程来描述）方程来描述）4.4.按信号的形式分类按信号的形式分类 a.连续控制系统连续控制系统 b.离散控制系统离散控制系统典型闭环控制系统的框图构成典型闭环控制系统的框图构成输入信号输入信

27、号放大运放大运算环节算环节执行环节执行环节被控对象被控对象偏差偏差- -输出量输出量+ +环节环节测量测量四、自动控制系统的组成四、自动控制系统的组成给定环节给定环节比较环节比较环节控制部分给定环节给定环节测量环节测量环节比较环节比较环节放大及运放大及运算环节算环节执行环节执行环节五、控制系统的基本要求五、控制系统的基本要求系统系统稳定性稳定性l正摆正摆(t)l响应响应快速性快速性响应响应准确性准确性v主反馈：直接取自系统输出端，经过测量和变换，主反馈：直接取自系统输出端，经过测量和变换，又引入到系统输入端的信号叫主反馈信号，相应的又引入到系统输入端的信号叫主反馈信号，相应的反馈叫主反馈。反馈

28、叫主反馈。v前向通道：从系统输入端到输出量之间的通道称为前向通道：从系统输入端到输出量之间的通道称为前向通道。前向通道。v主反馈通道：从输出量到主反馈信号之间的通道称主反馈通道：从输出量到主反馈信号之间的通道称为主反馈通道。为主反馈通道。v单位反馈系统：主反馈信号等于输出量的系统叫单单位反馈系统：主反馈信号等于输出量的系统叫单位反馈系统。位反馈系统。v非单位反馈系统：主反馈信号不等于输出量的系统非单位反馈系统：主反馈信号不等于输出量的系统叫非单位反馈系统。叫非单位反馈系统。v局部反馈：对应内回路。局部反馈：对应内回路。v主回路：主反馈闭合了除系统输入信号和干扰信号以外的其主回路：主反馈闭合了除

29、系统输入信号和干扰信号以外的其它所有信号，所形成的闭合回路称为主回路。它所有信号，所形成的闭合回路称为主回路。 机电工业是我国最重要的支柱产业机电工业是我国最重要的支柱产业之一之一 ，而传统的机电产品正在向机电一，而传统的机电产品正在向机电一体化（体化（MechatronicsMechatronics）方向发展。机电一方向发展。机电一体化产品或系统的显著特点是控制自动化。体化产品或系统的显著特点是控制自动化。机电控制型产品技术含量高，附加值大，机电控制型产品技术含量高，附加值大，在国内外市场上具有很强的竞争优势，形在国内外市场上具有很强的竞争优势，形成机电一体化产品发展的主流。当前国内成机电一

30、体化产品发展的主流。当前国内外机电结合型产品，诸如典型的工业机器外机电结合型产品，诸如典型的工业机器人，数控机床，自动导引车等都广泛地应人，数控机床，自动导引车等都广泛地应用了控制理论。用了控制理论。1.3 1.3 控制理论在机械制造工业中的应用控制理论在机械制造工业中的应用系统分析问题系统分析问题当系统已定、输入当系统已定、输入( (或激励或激励) )已知时已知时, ,求出系统的输出（或响求出系统的输出（或响应）应）, ,并通过输出来研究系统本身的有关问题。并通过输出来研究系统本身的有关问题。最优控制问题最优控制问题当系统已定时当系统已定时, ,确定输入确定输入, ,且所确定的输入应使得输出

31、尽可能符且所确定的输入应使得输出尽可能符合给定的最佳要求。合给定的最佳要求。最优设计问题最优设计问题当输入已知时当输入已知时, ,确定系统确定系统, ,且所确定的系统应使得输出尽可能符且所确定的系统应使得输出尽可能符合给定的最佳要求。合给定的最佳要求。滤波与预测问题滤波与预测问题当输入已知时当输入已知时, ,输出可以测量，确定系统输出可以测量，确定系统, ,以识别输入或输人中以识别输入或输人中的有关信息。的有关信息。系统识别或系统系统识别或系统辨识问题辨识问题当输入与输出均已知时当输入与输出均已知时, ,求出系统的结构与参数求出系统的结构与参数, ,即建立系统的即建立系统的数学模型。数学模型。

32、1.41.4 课程要求及学习方法学时安排课程要求及学习方法学时安排 控制工程基础课程主要阐述的是有控制工程基础课程主要阐述的是有关反馈自动控制技术的基础理论。关反馈自动控制技术的基础理论。 本课程是一门非常重要的技术基础本课程是一门非常重要的技术基础课，是机械学院平台课程。它是适应机电课，是机械学院平台课程。它是适应机电一体化的技术需要，针对机械对象的控制，一体化的技术需要，针对机械对象的控制，结合经典控制理论形成的一门课程。本课结合经典控制理论形成的一门课程。本课程主要涉及经典控制理论的主要内容及应程主要涉及经典控制理论的主要内容及应用用, , 更加突出了机电控制的特点。更加突出了机电控制的

33、特点。 本课程在高等数学、理论力学、电工本课程在高等数学、理论力学、电工电子学等知识的基础上，使学生掌握机电电子学等知识的基础上，使学生掌握机电控制系统的基本原理及必要的实用知识。控制系统的基本原理及必要的实用知识。值得指出的是，尽管经典控制理论在六十值得指出的是，尽管经典控制理论在六十年代已完全发展成熟，但它并不过时，经年代已完全发展成熟，但它并不过时，经典控制理论是整个自动控制理论（包括现典控制理论是整个自动控制理论（包括现代控制理论）的基础。用一个不十分贴切代控制理论）的基础。用一个不十分贴切的比喻，尽管微积分的基本理论在几百年的比喻，尽管微积分的基本理论在几百年前已经发展成熟，但在高等

34、数学中至今仍前已经发展成熟，但在高等数学中至今仍然起着重大作用。然起着重大作用。 本课程的基本要求包括：本课程的基本要求包括： (1) (1) 掌握机电反馈控制系统的基本概念，其中掌握机电反馈控制系统的基本概念，其中包括机电反馈控制系统的基本原理、机电反馈包括机电反馈控制系统的基本原理、机电反馈控制系统基本组成、开环控制、闭环控制等；控制系统基本组成、开环控制、闭环控制等； (2) (2) 掌握建立机电系统动力学模型的方法；掌握建立机电系统动力学模型的方法； (3) (3) 掌握机电系统的时域分析方法；掌握机电系统的时域分析方法； (4) (4) 掌握机电系统的频域分析方法；掌握机电系统的频域

35、分析方法；（5 5）掌握机电系统的稳定性误差分析方法；）掌握机电系统的稳定性误差分析方法； (5) (5) 掌握模拟机电控制系统的分析及设计综合掌握模拟机电控制系统的分析及设计综合方法。方法。学习方法：学习方法：（1）本课程主要内容是控制论与方法论，重点与实际工程的）本课程主要内容是控制论与方法论，重点与实际工程的结合上，运用基本理论与方法分析解决有关工程技术的复结合上，运用基本理论与方法分析解决有关工程技术的复杂实际问题。杂实际问题。（2）本课程运用数学工具较多，几乎涉及到过去所学的全部）本课程运用数学工具较多，几乎涉及到过去所学的全部数学知识，注意巩固复习及怎样应用这些。此外还涉及到数学知

36、识，注意巩固复习及怎样应用这些。此外还涉及到电学、力学、机械原理等，注意综合应用。电学、力学、机械原理等，注意综合应用。（3）本课程具有比较抽象及概括的特点，给学习带来一定的）本课程具有比较抽象及概括的特点，给学习带来一定的难度，因此特别注意数学结论的来由及物理概念；既要结难度，因此特别注意数学结论的来由及物理概念；既要结合实际又善于逻辑思维。合实际又善于逻辑思维。（4）学会看参考书，以加深理解，会记笔记。）学会看参考书，以加深理解，会记笔记。（5）重视实验和习题。）重视实验和习题。v本课程讲授本课程讲授5050学时（包括课堂讨论），实学时（包括课堂讨论），实验验6 6学时（后续实验课）学时（

37、后续实验课）v本教材主要涉及经典控制理论部分，对现本教材主要涉及经典控制理论部分，对现代控制理论只作简单涉及，现代控制理论代控制理论只作简单涉及，现代控制理论的主要内容将在研究生课程中讲授。的主要内容将在研究生课程中讲授。v作业作业v考试考试主要参考文献主要参考文献 1 1 张伯鹏，控制工程基础，北京：机械工张伯鹏，控制工程基础，北京：机械工业出版社，业出版社，198219822 2高钟毓，机电控制工程（第高钟毓，机电控制工程（第2 2版），北版），北京：清华大学出版社，京：清华大学出版社，20022002 3 3 王显正，范崇托，控制理论基础，北京王显正，范崇托，控制理论基础，北京：国防工业出版社，：国防工业出版社，19801980 4 4Katsuhiko OgataKatsuhiko Ogata（美），现代控制工美），现代控制工程（第四版中译本），电子工业出版社，程（第四版中译本），电子工业出版社，2002002 2 5 5 吴麒，自动控制原理，北京：清华大学吴麒，自动控制原理，北京：清华大学出版社，出