機械控制基礎(chǔ) 第一章-全文預(yù)覽
【正文】 位置控制系統(tǒng) 。 隨動系統(tǒng) 在外界條件作用下 ， 系統(tǒng)的輸出能相應(yīng)于輸入在廣闊范圍內(nèi)按任意規(guī)律變化的系統(tǒng) 。 ug 電位器 電動機 負載 功率 放大器 ua uf n 46頁 機電汽車工程學(xué)院 例：直流電機轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng) 。 n與 ua具有一一對應(yīng)的關(guān)系。 ? 對廣義系統(tǒng)可按反饋情況分： 圖 111 控制裝置 伺 服 驅(qū)動裝置 工作臺 指令 工作臺 位置 輸入裝置 (系統(tǒng)輸入 ) (系統(tǒng)輸出 ) 44頁 機電汽車工程學(xué)院 閉環(huán)系統(tǒng) 輸出量部分或全部地對系統(tǒng)控制作用有實際影響的系統(tǒng) 。 42頁 機電汽車工程學(xué)院 167。 此時系統(tǒng)的工作狀態(tài)為平衡工作狀態(tài) ， 在系統(tǒng)工作過程中 ， 如果由于負載 、 油溫或其他因素變化引起速度波動 ， 則 uc≠uc0 。 P0 34頁 機電汽車工程學(xué)院 系統(tǒng)中 ， 電 —液伺服閥輸出油液流量的大小和液流方向分別由電 —液伺服閥的輸入電流大小和方向決定 。 該系統(tǒng)的控制過程可用下面方塊圖表示： 31頁 機電汽車工程學(xué)院 W1 放大器 電機 減速器 絲杠 工作臺 W2 xr ur uc Du qm qc xc Du 32頁 機電汽車工程學(xué)院 由系統(tǒng)上述工作過程可知 ， 為了使輸出量復(fù)現(xiàn)輸入量 ，系統(tǒng)通過反饋電位器不斷地對輸出量進行檢測并返回到輸入端與輸入量進行比較得出偏差信號 ， 再利用所得偏差信號控制系統(tǒng)運動 ， 以便隨時消除偏差 。 隨著工作臺的移動 。 被控制工作臺的位移 xc由反饋電位器檢測 ， 并轉(zhuǎn)換為反饋電壓 uc 。 現(xiàn)以 工作臺位置控制系統(tǒng) 和 工作臺速度控制系統(tǒng) 為例 ， 說明自動控制系統(tǒng)的控制過程 。 顯然如圖所示系統(tǒng)中的反饋為負反饋 。 在該系統(tǒng)中 ， 眼睛將實際車速這一信息送入大腦并與大腦中儲存的車速信息進行比較 ， 這一過程就是 信息反饋 過程 。 反饋： 將系統(tǒng)的輸出 ， 部分或全部地返回到輸入稱為系統(tǒng)反饋 。 本書主要以經(jīng)典控制理論來研究問題 1。 1 圖 13 c k y(t) m x(t) 19頁 機電汽車工程學(xué)院 y(0)與 y(0)分別為質(zhì)量的初位移和初速度 ， 這是在輸入作用于系統(tǒng)之前系統(tǒng)的初始狀態(tài) 。 根據(jù)動力學(xué)關(guān)系，則有： 由上式有 )()()()( tymtyctkytf ??? ??? )()()()( tftkytyctym ??? ???m c k f(t) y(t) 圖 12 )(ty? )(tfky(t) m16頁 機電汽車工程學(xué)院 這是一個二階微分方程，它的解包含了兩個積分常數(shù)，可根據(jù)初始條件 求出。 機械工程控制論的任務(wù)是研究工程技術(shù)中廣義 系統(tǒng)的動力學(xué)問題 。 系統(tǒng)是將一些裝置或計劃進行組合，使它能達到某一目的。 12頁 機電汽車工程學(xué)院 本門課程僅研究專業(yè)技術(shù)問題 ， 但又必須緊密結(jié)合專業(yè)實際 ， 與工程實踐相結(jié)合 。 由上述可知 ， 控制理論系由 經(jīng) (古 )典控制論 和 現(xiàn)代控制論 兩部分組成 。 9頁 機電汽車工程學(xué)院 50年代末 ， 由于導(dǎo)彈制導(dǎo) 、 航天 、 航海 、 航空技術(shù)的發(fā)展需要和電子計算機技術(shù)的成熟 ， 控制理論發(fā)展到一個新的階段 ， 出現(xiàn)了現(xiàn)代控制論 。 8頁 機電汽車工程學(xué)院 經(jīng)典控制論是在復(fù)數(shù)域中以傳遞函數(shù)概念為基礎(chǔ)的理論體系 。 掌舵人 7頁 機電汽車工程學(xué)院 第二次世界大戰(zhàn)后，控制理論在民用工業(yè)中得到進一步應(yīng)用。 奈魁斯特 ()于 1932年創(chuàng)立了穩(wěn)定判據(jù)及“穩(wěn)定裕度”的概念 (在后面第五章我們將要學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容 )； 6頁 機電汽車工程學(xué)院 在此基礎(chǔ)上， 伯德 ()于 1945年提出用圖解法來分析和綜合線性反饋控制系統(tǒng)的方法，這就是頻率法。但是后來發(fā)現(xiàn)，汽閥的速度調(diào)節(jié)并不完善。滑塊 ② 將通過杠桿③ 使蒸汽閥門開大，使蒸汽供給量增加（ M不變， P↑→n ↑ ），從而使蒸汽機轉(zhuǎn)速上升。 “控制工程” 就是對這些自動調(diào)節(jié)裝置的研究分析。不僅飛機、宇宙飛船等高、精、尖的航空設(shè)備的控制，而且許多工業(yè)設(shè)備，如數(shù)控機床、軋鋼機、卷紙機等設(shè)備的控制也不可能直接用手動控制，而是通過這些裝備中的自動調(diào)節(jié)裝置進行的。調(diào)速器的工作原理是： 如果負載增加， (若 P不變 M↑→n↓)蒸汽機轉(zhuǎn)速 下降，則離心振子 ①下降。 可以說，這是最早的自動反饋控制系統(tǒng)。 5頁 機電汽車工程學(xué)院 第一次和第二次世界大戰(zhàn)中的武器技術(shù)的發(fā)展，使很多裝備的自動調(diào)節(jié)裝置有了飛躍的發(fā)展，這期間由于通信的需要，使用了 負反饋放大器 ，這時 勞斯一赫爾維茨 (Routh—Hurwitz)的穩(wěn)定性理論的實際意義又不大了，因為描述放大器的微分方程階次太高，而用“頻率響應(yīng)”及圖解形式處理更實際。 1948年，美國數(shù)學(xué)家 維納 (N． Wiener)發(fā)表 )了 —篇題為《控制論》的著作，首創(chuàng)了控制論 (Cyberics)這個名詞，他認為，到那時為止，反饋理論已可以解決許多生物控制機理，經(jīng)濟發(fā)展過程等問題，這本著作的出版，標志著這門學(xué)科的正式誕生。一
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