山大《运动控制系统》课件第0章 绪论

1、2022/8/201INTRODUCTION绪 论自动控制系统AUTOMATIC CONTROL SYSTEMS2022/8/202 这个简单的杂技动作，曾经启发过无数科学工作者，使他们创造出了许许多多的光辉灿烂的人间奇迹。为什么杆子能在空中保持稳定？从航空航天控制系统到武器控制系统从航空航天控制系统到武器控制系统从航空航天控制系统到武器控制系统从自动化流水线到机器人和机械手控制系统从工农业生产到日常生活从工农业生产到日常生活从工农业生产到日常生活从工农业生产到日常生活2022/8/2011手顶着一根棍子的杂技动作 这个杂技动作隐含了两个问题：其一、为什么这根棍子能在空中保持稳定？其二、为什么

2、这根棍子能立在空中作各种运动？ 2022/8/2012 这个杂技动作隐含了两个问题： 其一、为什么这根棍子能在空中保持稳定？ 其二、为什么这根棍子能立在空中作各种运动？ 最根本的一点有反馈信号参与控制，所有自动化都建立有的反馈控制的基础上。 这些定理应用的就在我们的身边!就在我们的日常生活当中。1、无轨电车或轻轨火车控制系统 设计要求在额定负载以内无论人多人少无轨电车或轻轨火车都能达到某一速度不变(这相当于在人能抵得住棍子重量的范围内无论有什么干扰都能使棍子在空中保持稳定)。2、垂直升降电梯控制系统 设计要求在无外界参照物的情况下，以乘客无感觉的最高速度升降电梯(这相当于我们在移动棍子的同时还

3、能使棍子在空中保持稳定)。3、人们用手把软盘准确的插入软驱 一般正常人都能准确无误的，把U盘插入USB接口以实现人的一种目的。这是典型自动控制系统在人身上表现 我们的科学前辈们，经过仔细研究从中发现了一些什么样的自动化的基本原理或基本定理？使他们创造出了那么多的人间奇迹!？ 人为什么能让棍子在空中保持稳定？2022/8/2017自动控制系统2022/8/2018自动控制系统主讲：山东大学控制科学与工程学院曾毅教授自动控制系统第001讲主 讲：山东大学控制科学与工程学院 曾 毅 教授本讲主要内容：1）本课程的性质、任务和与其它课程的关系。 2）自动控制系统的学习方法自动控制系统 自动控制系统就是

4、用已经存在的零部件按照某种目的和要求，遵循自动控制系统的组成规律，将它们组合成一种或一套装置，去完成人工难以处理或者人工不能可靠地、高速地、低损耗和低成本地完成的那些工作；然后对该种设备或该套装置进行软件组态和编程，给它们“注入灵魂”，使这些设备变成机械手、机器人、全自动智能机床或全自动化流水线等。这个组合的过程、这个“注入灵魂”的过程就是自动控制系统或称自动控制系统工程。 2022/8/2021 自动控制系统绪论 ）性质它是自动化专业的最后结束课程之一，是一门应用科学。一、本课程的性质、任务和参考教材 2022/8/2022 自动控制系统绪论 2）任务本课程重点研究自动控制系统和网络运动控制

5、系统的构造过程、组成方法和应用技术，研究解决系统形成后在实际应用当中所出现的一些实际问题；熟悉人机界面设计的初步知识、计算机仿真调试与实际调试自动控制系统和网络运动控制系统的一些基本方法和技术。一、本课程的性质、任务和参考教材 2022/8/2023 自动控制系统绪论 3）教材及参考教材教材：现代运动控制系统工程机械工业出版社 2006年8月出版参考教材：陈伯时电力拖动自动控制系统第3版 机械工业出版社与系统仿真方面的教材有关的MATLAB 6.5中的SIMULIK的书籍资料。一、本课程的性质、任务和参考教材 2022/8/2024 自动控制系统绪论 3）教材及参考教材参考教材：山东科学技术出

6、版社出版的 变频调速控制系统的设计与维护集散型控制系统的应用技术与实例机械工业出版社人机界面设计 机械工业出版社现场总线技术及其应用 机械工业出版社一、本课程的性质、任务和参考教材 2022/8/2025二、本课程与其它课程的关系本课程在系统“软件”方面：以“电机学”、“电子学”、 “变流技术” 、“电机拖动”为基础； 以“MATLAB” 为主要研究分析工具、“可编程序控制器”和“微型计算机或单片机” 为主要控制研究工具； 以“自动控制理论”为指导。二、本课程与其它课程的关系本课程在系统“硬件”方面：以电动机（交流和直流）作为主要执行元件；二、本课程与其它课程的关系本课程在系统硬件方面：以电动

7、机（交流和直流）作为主要执行元件；以调速器（交流和直流调速器）作为主要的控制信号控制执行元件的功率放大元件；二、本课程与其它课程的关系本课程在系统硬件方面：以电动机（交流和直流）作为主要执行元件；以调速器（交流和直流调速器）作为主要的控制信号控制执行元件的功率放大元件；注意：交流调速器在没有特殊声明时一般指变频器，直流调速器在没有特殊声明时一般指PWM变换器或三相全控桥可控整流器。二、本课程与其它课程的关系本课程在系统硬件方面：以电动机（交流和直流）作为主要执行元件；以调速器（交流和直流调速器）作为主要的控制信号控制执行元件的功率放大元件；注意：交流调速器在没有特殊声明时一般指变频器，直流调速

8、器在没有特殊声明时一般指PWM变换器或三相全控桥可控整流器。以“集成运算放大器”、“可编程序控制器”和“微型计算机或单片机”为产生控制信号的主要调节控制器件。二、本课程与其它课程的关系本课程在系统硬件方面：以电动机（交流和直流）作为主要执行元件；以调速器（交流和直流调速器）作为主要的控制信号控制执行元件的功率放大元件；注意：交流调速器在没有特殊声明时一般指变频器，直流调速器在没有特殊声明时一般指PWM变换器或三相全控桥可控整流器。以“集成运算放大器”、“可编程序控制器”和“微型计算机或单片机”为产生控制信号的主要调节控制器件。以个人计算机当主要的“仿真实验室”进行控制系统的仿真实验研究。二、本

9、课程与其它课程的关系本课程在系统硬件方面：以电动机（交流和直流）作为主要执行元件；以调速器（交流和直流调速器）作为主要的控制信号控制执行元件的功率放大元件；注意：交流调速器在没有特殊声明时一般指变频器，直流调速器在没有特殊声明时一般指PWM变换器或三相全控桥可控整流器。以“集成运算放大器”、“可编程序控制器”和“微型计算机或单片机”为产生控制信号的主要调节控制器件。以个人计算机当主要的“仿真实验室”进行控制系统的仿真实验研究。以网络运动控制实验台当主要的“真实环境实验室”进行控制系统的实际实验研究。举例说明：本课程与其它课程的关系举例说明：本课程与其它课程的关系举例说明：本课程与其它课程的关系

10、2022/8/2035举例说明：本课程与其它课程的关系举例说明：本课程与其它课程的关系2022/8/2037举例说明：本课程与其它课程的关系举例说明：本课程与其它课程的关系2022/8/2039* 要想了解交流电机与直流电机的知识就应该具有电机及拖动基础。2022/8/2040* 要想了解转速检测装置和电流检测装置的工作原理就应该具有检测与转换技术的知识。2022/8/2041* 组成系统离不开供电电网，要想了解如何选择变压器、导线，就应该具有工厂供电的知识。* 要想了解可编程序控制器PLC和上位机的工作原理就应该具有可编程序控制器、微机原理的知识。2022/8/2042* 组成控制系统离不开

11、PROFIBUS-DP网络，要想了解PROFIBUS-DP网络的工作原理，就应该具有集散控制系统的知识。* 控制系统原理图组成之后，必须经过计算机仿真，观察我们所设计的控制系统是否满足生产工艺要求？是否还存在着我们没有发现的设计缺陷？ 2022/8/2043最关键的两个问题是：其一：“硬件结构问题”，控制系统为什么这样构造(集成) ？ 为什么要引这种反馈？ 引其它反馈行不行？ 2022/8/2044最关键的两个问题是：其一：“硬件结构问题”，控制系统为什么这样构造(集成) ？ 为什么要引这种反馈？ 引其它反馈行不行？ 网络总线为什么采用PROTIBUS-DP采用其它总线是否合适？2022/8/2045 其二：“软件设计问题”控制系统构造(集成)完成后如何使我们的控制系统满足生产工艺所提出的行为（运动）要求和动、静态指标的要求呢？ 2022/8/2046三、本课程的基本学习方法到课堂上去，听老师讲课，看老师表演；到