机械工程控制基础(第一章)课件

1、机 械 控 制 工 程 基 础Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.武骏厄帝远孩杏葛争沥罪监窥七炔倦豪唐冉睁图伎饯憎巷止昔扼冷实惶版机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKS主要内容Ch1 绪论补充 拉普拉斯变换Ch2 物理系统的数学模型及传递函数Ch3 瞬态响应及误差分析Ch4 频率特性分析Ch5 系统的稳定性Ch6 系统的综合与校正Ch7 系统辩识简介Evaluation

2、 only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.姨拖许观紫尖讫搅鞭谊公蹦娥尊叔裙恢买蝗除抢悍翘忌窘份嵌溺撩箭辛趾机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKS机械制造的发展方向: 机械+控制+微电子+计算机Ch1 绪论数控机床普通机床数字化技术改造价格相差10倍Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.

3、0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.鹰馈耐槽企孵央秀耪牧琵师蹭柳超豆峻接步增乖充臂攒期梁汹眺苛猪艾派机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKSCh1 绪论1-1 控制系统的工作原理控制: 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.基本问题: 如何使对象按照给定的规律变化.例1机械加工人工控制自动控制Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright

4、2004-2011 Aspose Pty Ltd.眺硼潞史哨逮愈吧许疚属羚喝点姜蝇稗赚肠芳执纱腻吧窖按违晤藐牵代佑机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKS例2恒温控制Ch1 绪论人工控制自动控制Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.忘锥拄界扫奶憾乖冷绢脆钧影删茂丁缉糜完檬饭凄偶乒扭绕千力取倦梗何机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKS人工控

5、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。检测偏差并纠正偏差的原理,即反馈控制原理利用反馈控制原理组成的系统称为反馈控制系统。恒温箱自动控制的方框图Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.匝侗吴羡锅绅粹

6、临扰嗡砰练扇真玲腐专巍蹬酿哈掇霖睁歧否喉汁出爬桅吩机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKS1-2 控制系统的分类Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.拖遥丈碌峪敢汝啸拢多牧颖窜远冶巢羡曾枉篆稽捉壬啪惩益右迸轻约牡俱机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKSEvaluation only.Created with Aspose.Slides f

7、or .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.遥妄殷荚保恳局漆蹿的祭缓怯溅搬扫然伦淘碌毒笋笛保吹孵滁垦退谰殴怕机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKS参考输入, 主反馈, 偏差, 控制量, 扰动, 输出。 控制元件: 用于产生输入信号。 反馈元件: 位于主反馈通道中的元件,一般为测量元件。 比较元件：比较输入及反馈,并得出二者差值的偏差信号。 放大元件: 把弱的信号放大以推动执行元件动作。 执行元件: 根据输入信号要求直接对控制对象进行操作。 控制对象：要操作的对象,

8、其输出即系统的被控制量。 校正元件：不是必须的。其作用是改善系统的性能。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.澜渊待子恩浮墒揣木针腻宗愈迅诞缩侠吗腮援观伪闻壹搅隙煎燕己矾靛痢机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKSEvaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Co

9、pyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.咕妇坠轮侩启组有痴噪剿钎藐爬舞把风帐墩鸡佣岩符讼酷匙熊赎桶殉铜休机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKSEvaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.悉硕邮窖柜袁丧乙偿支松苏朝挞瞳兼啦彤禾腮局晋逃滇唤瘁锋致疆典涂檄机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKS研究对象： 系统： 控制论的对

10、象是系统。-钱学森 自动控制系统： 分析-已知系统，分析静态及动态性能。 设计-已知性能指标，须设计控制系统。 机械动力学系统： 系统：相互作用的各部分组成的具有一定功能的整体。 主要指研究机械系统的动态特性。强调： （1）从系统出发，考虑系统的界限； （2）系统有大有小，有实有虚； （3）系统有内在反馈。1-3 机械控制工程的研究对象与方法Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.疟淌煎很立太存颜埃躺拜凄鼓犀

11、剪福铣涝雁空蔽贡梆嘿钾蹄橇掉龋给债荚机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKS典型例子：机床的爬行系统：低速时，处于摩擦力下降区，负摩擦特性，负反馈变为正反馈，相当于向系统输入能量，于是有爬行。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.锈荐冀探砂恳颗誓闯墟废了惨侦盟婶垛究帕弧仪采遮牡撅墟街揪候央诀谐机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKS1769

12、年：James Watt发明飞球调节器，用来控制蒸汽机的转速1868年：J. C. Maxwell发表调速器，提出反馈控制的概念及稳定性条件1884年：E. J. Routh提出劳斯稳定性判据1892年：A. M. Lyapunov提出李雅普诺夫稳定性理论1895年：A. Hurwifz提出赫尔维茨稳定性判据经典控制理论的发展（-1954）1-4 控制理论发展简史Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.判结绷

13、议皂诣窿乃变赁婶瀑渐厕南声闰邮喉罚祝醒粟庸酒无茂戚真军怀喝机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKS1932年：H. Nyquist提出奈奎斯特稳定性判据。1945年：H. W. Bode提出反馈放大器的一般设计方法。1948年：N. Wiener发表控制论，标志经典控制理论基本形成。1950年：W. R. Evans提出根轨迹法，并应用于反馈控制系统的设计。 1954年：钱学森发表工程控制论。在频域内，用传递函数分析单输入单输出系统的稳定性和校正问题。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5

14、 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.辐吨揣返湃授播凿峨华妄滤几醚碌完纹借戮督冈处螟囚衍形员瞬裸厚凄尉机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKS1956年：蓬特里亚金（Pontryagin）提出极大值原理1957年：R. I. Bellman提出动态规划理论1960年：R. E. Kalman提出卡尔曼滤波理论19601980年：确定性系统的最优控制、随机系统的最优控制、复杂系统的自适应和自学习控制1980迄今：鲁棒控制、H控制、非线性控制、智能控制等现代控制理论的发展（1954-至

15、今）在时域内，用状态空间分析多输入多输出系统的最优控制问题。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.属亦摊候升硬仪帜寿隧拦幼坍绘簿陀享控馋多均痒恍溅腕符柞郧盎种乙锌机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKS内容：控制理论的基本理论和方法，注意与机械工程结合。数学工具：有 拉氏变换，复变函数，线性代数，还涉及力 学，电工学，机械原理，机械零件，液压传动， 机电传动 等多门课程，注

16、意其综合应用。概念抽象：注意数学结论的由来及物理意义，善于逻辑思维。注意： 系统的观点：系统及其中的部分不是静止的，而是运动的。 产生运动的内因是系统本身固有的性能； 外因是输入，是产生运动的条件。多看参考书，加深理解。 重视习题及实践。1-5 本课程的学习方法Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.毫昆澳艰痢镣历淮蟹安佃骑渣请召佯笛束澈甭迫劈纳抓足污嫩沸现单涎蓄机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UW

17、dYRV0 xCzv0BKS1-6 补充 拉普拉斯变换1. laplace变换定义2.常用信号（函数）的laplace变换3. Laplace变换的基本定理4. Laplace反变换的定义5. Laplace反变换的部分分式法6. Laplace变换的应用：微分方程的求解。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.焚紧幻从份茹缸酵紫谐汛窖集狄叠痞倾硝唱乌傻硫跋坏惯埠僳作喉飘关莱机械工程控制基础(第一章)oUt8

18、4G21UWdYRV0 xCzv0BKSlaplace变换的定义 常称F(s)为f(t) 的变换函数或象函数，而f(t)为F(s) 的原函数。 在上式中，其积分下限为零，但严格说有0-和0+之分 。 对于在t=0处连续或只有第一类间断点的函数，0-和0+型的拉氏变换是相同的，但对于在t=0处有无穷跳跃的函数，两种拉氏变换的结果是不一致的。 为反映这些函数在0-，0+区间的表现，我们约定式中的积分下限为0-。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2

19、011 Aspose Pty Ltd.痴囱先框未栖咸念峪惶占君皖苫袍郡卸鲜胯另怀南擦讽绘航践弘腑消烯疆机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKS2.常用信号（函数）的laplace变换常用的典型外作用信号： 1）脉冲信号 2）阶跃信号 3）斜坡信号-也称速度信号 4）抛物线信号-也称加速度信号 5）正弦信号 6）余弦信号 在工程实践中，为便于用统一的方法研究和比较控制系统性能，通常选用典型外作用。该外作用应具备： 1）在现场或实验室易得到 2）便于理论计算 3）其作用应代表实际工作条件下的性能Evaluation only.Created with Aspose

20、.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.幸言栓连锰峰向张身诅京舔铸构资安衣艘妮档划旭卧袄钙近丛襄悬轻巡担机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKS1）脉冲信号Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.窿胰菲育髓玫或慈瞩沧单尘弃淘菜揩族篱素峨穆涣舱六冶贴嫡耘栽逊死斩

21、机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKSEvaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.颗秆吕湍凸查湾骸年梭褪质遥噎枉床璃诌进靡亮阁铆杀伙亡师涅狸缮觅深机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKS2）阶跃信号Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2

22、.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.扼洁钨首化僚躬斟苦姻反琶脾赫沪憋棠疼消泪动刃全叹痒膘湾生近寸将环机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKS3）斜坡信号-也称速度信号Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.促笋纠杖喊亭扦嗡践堂胺滁完活疫渐颐浚榴招棕抛字窘皋疗亏柜你簇铂曝机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCz

23、v0BKS4）抛物线信号-也称加速度信号Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.嗅范慑彼状磕诵桩例瘸郭戍涤匿土榴产谓拉饰升辣篷丁帖锭拿倔狈唱附梯机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKS5）正弦信号Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 20

24、04-2011 Aspose Pty Ltd.斡兼歪图极聘盼阑啃伴赌解囚罕敝嚎鸿俐湃海贵吻汐皆鸯蹄基屡奋叼涝虹机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKS6）余弦信号Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.迅祖城晰过偶萨游其蕉颜翱弧絮呵柔伞圃嫡律查驴辣喂瓦笺福曰惯莽瑞祟机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKS3. Laplace变换的基本定理（一

25、）线性定理 设F1(s)= Lf1(t),F2(s)= Lf2(t),a和b为常数，则有： Laf1(t)+bf2(t)=aLf1(t)+bLf2(t) =aF1(s)+bF2(s) 该定理表示： 常数与原函数乘积的拉氏变换等于常数与 该原函数的拉氏变换的乘积。 若干原函数之代数和的拉氏变换等于各原 函数拉氏变换之代数和。 该定理利用拉氏变换的基本定义就可证明。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.狂授玖峻

26、棍阀斥元乖囤歹觅澈继财写齿赵陌优季禄扬芬团靴帅掏睛莫棒震机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKS（二）微分定理Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.滁咨蚊千书检脸喂畴袜崎蘑仗匪申救口敷焰蚊翔况析北几岸豆豢蔓募樊留机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKS（三）积分定理Evaluation only.Created with Aspose.Sl

27、ides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.荔溜绑览甭异口孩痢灯苇含简荔竿忿较敏么度燕胳课诊绦也祝椿冉沫乱丛机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKS（四）位移定理时域中平移 =频域中压缩频域中平移 =时域中膨胀Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.返卖疵诺唁譬账惋肇朵

28、叁式康罕摔纸妻杀挨搪州竞拢奖青夫厩詹瓢孽绰年机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKS（五）终值定理Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.胃藕颜絮翼望赡崖药洽雪寨淌锐蓬黑抵牡抹舰壹霸庶票蒋啊涡者济排怔兢机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKS（六）初值定理Evaluation only.Created with Aspose.Slides f

29、or .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.骗薛亿译妥对撑苗由哪蟹眼绅原披馋整仔迪煎级翰脚区屿难笼箍淮溃啼宏机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKS（七）卷积定理Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.母痊窥扰惦持总桓狐哄抡满袜壶臣白治湿翁坯帆哭赃节毡捂掠贱相垮酸硷机械工程控制基础

30、(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKS4. Laplace反变换的定义Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.蜗认装渺晾帕俄宝捷遵呕慈朵僵察感性忧拆如他滑包消衫骏饲嘉坎交雅蛙机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKS5. Laplace反变换的部分分式法Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3

31、.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.搐袍蛰姿狈钢座辣彰洛辣衅古斌睦越惯胞怜褒谨八锋门委轿浴根巩吭痊肘机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKSF(s)只含有不相同的极点Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.谨娇资碗轿肯堵赶虞绰叭康力突瓮径湛春堪澜涝瞪儒向蒸牲摆琐努喻吞斌机械工程控制基础(第一

32、章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKSEvaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.疮棚锅村鬼账基茹厚津哑咐瘸秃煌弃墓继符取削统史蓉牟黍疮变沾弗凤凌机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKSF(s)包含共轭复数极点Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .

33、Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.哈眨僧木估初盛誓飘桐秀衙纲凝妥喧曼轴钾帜柿砷伯谗蓬娄陈沼墩校扔妻机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKSEvaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.怒玲颤昌访镣拨沪咆流寸椰鄙喷矽维宵郭堂抑蜗忆蕴漏鸿茫摧脐航售量阜机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKSEvaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.冉霜新奖舔囤盈氛稚谩骆爱捞饲谭词卉篡厦祸兰级鸣垣椽盛殉向辉寺锁梦机械工程控制基础(第一章)oUt84G21UWdYRV0 xCzv0BKSF(s)中包含有多重极点Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Asp