《机械工程控制基础》第五版配套课件0-绪论(第一讲).ppt
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- 机械工程控制基础 机械工程 控制 基础 第五 配套 课件 绪论 第一
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1、工程工程(gngchng)控制基础控制基础主讲人:向先波主讲人:向先波2023-8-22023-8-2第一页,共45页。专业专业(zhuny)技术基础课技术基础课课程性质课程性质:服务对象服务对象:大机类专业大机类专业课程特点:课程特点:内容丰富,内容丰富,技术更新快,技术更新快,紧密联系实际,紧密联系实际,应用非常广泛。应用非常广泛。本课是非电专业的机电技术专业基础课,应用广泛,学时本课是非电专业的机电技术专业基础课,应用广泛,学时少、内容多,不能轻视。否则,对以后的工作少、内容多,不能轻视。否则,对以后的工作(gngzu)、学、学习将会造成影响。习将会造成影响。前导课程:复变函数、电路理论
2、、机械制造技术基础前导课程:复变函数、电路理论、机械制造技术基础 后续课程:船舶设计、船舶电气、后续课程:船舶设计、船舶电气、毕业设计等毕业设计等 控制思想、控制方法论控制思想、控制方法论第二页,共45页。主要教学主要教学(jio xu)环节环节l习题习题独立完成作业,按时交作业。独立完成作业,按时交作业。紧跟老师讲课思路,搞清基本概念,注意解紧跟老师讲课思路,搞清基本概念,注意解题方法和技巧。题方法和技巧。l课堂教学课堂教学l实验实验注意理论联系实际,掌握软件编制的方法,注意理论联系实际,掌握软件编制的方法,仿真调试与物理实验验证相结合。仿真调试与物理实验验证相结合。l课外补充课外补充复习:
3、复变函数复习:复变函数Laplace变换变换自学:自学:Matlab编程。编程。第三页,共45页。希望希望(xwng)和要求和要求:教学形式教学形式:课堂上,多媒体授课为主,板书为辅;课堂上,多媒体授课为主,板书为辅;学习学习(xux)模式:预习模式:预习听课听课复习复习(作业等形式作业等形式)意见要求及时反馈意见要求及时反馈新生事物大家支持新生事物大家支持教师严谨治学教师严谨治学学生积极配合学生积极配合师生共同创造佳绩师生共同创造佳绩建议希望踊跃发表建议希望踊跃发表第四页,共45页。课外课外(kwi)(kwi)交流联系交流联系方式方式:授课授课(shuk)人人 :向先波:向先波 办公室办公室
4、 :东二楼新楼:东二楼新楼303室室 通讯方式:通讯方式:87543157-83(办办)62000576(个人个人)EMAIL :助助 教教 :闫磊:闫磊 EMAIL :第五页,共45页。工程控制工程控制(kngzh)基础课程说明基础课程说明教学教学(jio xu)目标:目标:对机电系统中存在的问题能够以控制论的观点和思维对机电系统中存在的问题能够以控制论的观点和思维 方法进行科学分析,以找出问题本质和有效的解决方法方法进行科学分析,以找出问题本质和有效的解决方法2.如何控制一个机电系统,使之按预定的规律运动如何控制一个机电系统,使之按预定的规律运动(yndng),以,以达到预定的技术经济指标
5、,为实现最佳控制打下基础。达到预定的技术经济指标,为实现最佳控制打下基础。控制论为理论基础,研究机械工程中广控制论为理论基础,研究机械工程中广义系统的动力学问题;同时,它又是一种方法义系统的动力学问题;同时,它又是一种方法论。学习本课程的目的在于使学生结合工程实论。学习本课程的目的在于使学生结合工程实际,应用经典控制论中的基本概念和基本方法际,应用经典控制论中的基本概念和基本方法来分析、研究和解决其中的问题来分析、研究和解决其中的问题 教学内容:教学内容:第六页,共45页。主要主要(zhyo)(zhyo)教学内容教学内容基础知识基础知识分析方法分析方法基本概念基本概念控制系统结构体系控制系统结
6、构体系控制系统数学模型控制系统数学模型工工程程控控制制技技术术时域分析时域分析频域分析频域分析系统稳定性判据系统稳定性判据工程工程(gngchng)应用应用系统性能指标系统性能指标系统校正系统校正第七页,共45页。学时(xush)与学分:基本教学内容与学时(xush)安排 一绪论 4 学时(xush)二控制系统的数学模型 6 学时(xush)三系统的时间响应分析 6 学时(xush)四系统的频率特性分析 8 学时(xush)五系统的稳定性 8 学时(xush)六系统的性能指标与校正 4 学时(xush)上机实验:2学时(xush)物理实验:2学时(xush)第八页,共45页。课程成绩确定方法:
7、课程成绩确定方法:本课程将注重过程,采用过程评本课程将注重过程,采用过程评价体系价体系(tx)。成绩主要由平时成绩、。成绩主要由平时成绩、上机实验、考试成绩三部分组成。每上机实验、考试成绩三部分组成。每项说明如下:项说明如下:1.平时成绩:到课率、迟到早退情况、平时成绩:到课率、迟到早退情况、作业情况、回答问题情况、上课情况作业情况、回答问题情况、上课情况等等2.实验:实验准备情况及平时做实验实验:实验准备情况及平时做实验的完成情况的完成情况3.考试:闭卷,卷面考试成绩考试:闭卷,卷面考试成绩 最终成绩的给定大约按如下公式最终成绩的给定大约按如下公式得到:得到:平时成绩平时成绩+实验实验+考试
8、考试成绩成绩 三者比重大约分别为:三者比重大约分别为:15%、15%、70%上课将会有提问、点名上课将会有提问、点名(din mng),课堂练习;,课堂练习;课后将会有作业,记入平时成绩课后将会有作业,记入平时成绩星期一交作业,星期五发作业星期一交作业,星期五发作业第九页,共45页。工程控制基础工程控制基础(jch)课程教课程教 材材 及及 参参 考书考书 l教材教材(jioci):1.1.等编等编2.李友善主编李友善主编自动控制原理自动控制原理国防工业出版社国防工业出版社3.阳含和编著阳含和编著机械控制工程机械控制工程机械工业出版社机械工业出版社 l参考书:参考书:第十页,共45页。第一章第
9、一章 绪论绪论(xln)(xln)1.1 1.1 引言引言1.2 1.2 控制技术应用举例控制技术应用举例(j l)(j l)1.3 1.3 自动控制理论的发展自动控制理论的发展1.4 1.4 控制系统的计算机辅助设计简介控制系统的计算机辅助设计简介第十一页,共45页。1.1 引言引言(ynyn)在现代科学技术的众多领域中,自动在现代科学技术的众多领域中,自动控制技术起着越来越重要的作用控制技术起着越来越重要的作用(zuyng)。所谓自动控制,就是在没有。所谓自动控制,就是在没有人直接参与的情况下,利用外加的设备人直接参与的情况下,利用外加的设备或装置(控制装置),使机器、设备或或装置(控制装
10、置),使机器、设备或生产过程(控制对象)的某个工作状态生产过程(控制对象)的某个工作状态或参数(被控量)自动地按照预定的规或参数(被控量)自动地按照预定的规律运行。如数控车床按预定程序自动切律运行。如数控车床按预定程序自动切削,人造卫星准确进入预定轨道并回收削,人造卫星准确进入预定轨道并回收等。等。Cybernetics:控制论控制论第十二页,共45页。自动控制技术除了在工业上广泛应用外,近几十年来,随着计算机技术的发展和应用,在宇航、机器人控制、导弹制导及核动力等高新技术领域中,自动控制技术更具特别重要的作用。不仅如此,自动控制技术的应用范围现在已扩展到生物、医学、环境、经济管理和其它许多社
11、会(shhu)生活领域中,自动控制已成为现代社会(shhu)生活中不可缺少的一部分。第十三页,共45页。v自动控制:是指在没自动控制:是指在没有人直接参与的情况有人直接参与的情况下,利用控制装置使下,利用控制装置使被控对象(如机器、被控对象(如机器、设备或生产过程)的设备或生产过程)的一个或数个物理量一个或数个物理量(如电压、电流、速(如电压、电流、速度度(sd)、位置、温、位置、温度、流量、化学成分度、流量、化学成分等)自动的按照预定等)自动的按照预定的规律运行(或变的规律运行(或变化)。化)。v自动控制系统:是指自动控制系统:是指能够对被控对象的工能够对被控对象的工作状态进行自动控制作状态
12、进行自动控制的系统。它一般由控的系统。它一般由控制装置和被控对象组制装置和被控对象组成。被控制对象是指成。被控制对象是指那些要求实现自动控那些要求实现自动控制的机器、设备或生制的机器、设备或生产产(shngchn)过程。过程。控制装置是指对被控控制装置是指对被控对象起控制作用的设对象起控制作用的设备总体。备总体。第十四页,共45页。自动控制系统的功能和组成是多种多样的,其结构有简单也有复杂(fz)。它可以只控制一个物理量,也可以控制多个物理量甚至一个企业机构的全部生产和管理过程;它可以是一个具体的工程系统,也可以是比较抽象的社会系统、生态系统或经济系统。第十五页,共45页。控制技术融合控制技术
13、融合(rngh)了信息技术、工程技了信息技术、工程技术,是多种技术的融合术,是多种技术的融合(rngh)。当今世界,控制技术无处不在当今世界,控制技术无处不在1.2 自动自动(zdng)控制技控制技术应用术应用世界世界(shji)随处可见控制与反控制随处可见控制与反控制信号线控制信号线被控对象第十六页,共45页。人类自然信息状态(不借助(jizh)任何工具和技术的原始状态)输入(获取):看、听、闻、尝、感输入(获取):看、听、闻、尝、感 存储:大脑存储:大脑 控制:大脑,世间最强大控制:大脑,世间最强大(qingd)的处的处理控制器理控制器 传输:声音、手势传输:声音、手势 输出(表达):语言
14、、手势、表情输出(表达):语言、手势、表情 自然状态的不足自然状态的不足!第十七页,共45页。控制技术与工具(gngj)和人类发明了机械和交通技术和工具一样(主要和人类发明了机械和交通技术和工具一样(主要是材料和能量技术),人类也发明了非常丰富多彩是材料和能量技术),人类也发明了非常丰富多彩的控制技术和工具:的控制技术和工具:输入(获取):望远镜、传感器(发展输入(获取):望远镜、传感器(发展(fzhn)较晚)较晚)传输:烽火台、旗语、鼓语、邮递、书籍、交通、电传输:烽火台、旗语、鼓语、邮递、书籍、交通、电报、电话、无线电、电视、报、电话、无线电、电视、Internet存储:结绳计数、文字、绘
15、画、纸和印刷(非常伟大存储:结绳计数、文字、绘画、纸和印刷(非常伟大的发明,现代技术很多方面都没有超过它)、照相、的发明,现代技术很多方面都没有超过它)、照相、录音、录像、数字存储录音、录像、数字存储输出(表达):文字、绘画、声音(音响)、图形、输出(表达):文字、绘画、声音(音响)、图形、图像(显示技术)(包括电影电视)图像(显示技术)(包括电影电视)处理控制:算筹、算盘、计算器、微处理器、计算处理控制:算筹、算盘、计算器、微处理器、计算机机控制理论:经典、现代、大系统理论控制理论:经典、现代、大系统理论第十八页,共45页。现象(xinxing):数字化控制技术大潮 世纪之交的技术大转移:数
16、字化大转移世纪之交的技术大转移:数字化大转移 时间:世纪之交前后时间:世纪之交前后50年年 50年前开始,年前开始,50年后成熟,信息领域年后成熟,信息领域(ln y)数字技术数字技术一统天下一统天下 目前正是转移的高峰期:目前正是转移的高峰期:Internet、计算机、数字录音、数据通讯(目前主干,、计算机、数字录音、数据通讯(目前主干,即将用户)、数字电视、数字广播、数字相机、数字即将用户)、数字电视、数字广播、数字相机、数字摄像、数字城市、数字流域、数字地球摄像、数字城市、数字流域、数字地球 .数字化数字化控制、数字化生存控制、数字化生存 专家语言:专家语言:50年后,不是数字的信息产品
17、很难见到年后,不是数字的信息产品很难见到(成熟)(成熟)数字化控制技术大有用武之地!数字化控制技术大有用武之地!第十九页,共45页。控制技术应用(yngyng)的出发点所有应用,均基于控制系统的结构与功能所有应用,均基于控制系统的结构与功能(gngnng)处理、控制处理、控制存储存储接口应用输入、输出等接口应用输入、输出等还有一个重要特点:还有一个重要特点:在于信息量的输出,不在于能量的获取。在于信息量的输出,不在于能量的获取。第二十页,共45页。控制控制(kngzh)无处不在无处不在工工 业业 控控 制制国国 防防 应应 用用家家 用用 电电 器器消费类产品消费类产品控控制制(kngzh)技
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