【正文】 ?方框 控制裝置和被控對象分別用方框表示 ?信號線 方框的輸入和輸出以及它們之間的聯(lián)接用帶箭頭的信 號線表示 ?輸入信號 進入方框的信號 ， 控制量 ?輸出信號 離開方框的信號 ， 被控量 注：干擾或者破壞系統(tǒng)預(yù)定性能的輸入信號稱為擾動 。 因而在實際應(yīng)用中有很大局限性 。我國是 1954年，科學(xué)家錢學(xué)森在美國運用控制理論的思想和方法，用英文出版了 《 工程控制論 》 ，首先把控制論推廣到工程技術(shù)領(lǐng)域。 ?自動控制系統(tǒng) ：是指能夠?qū)Ρ豢貙ο蟮墓ぷ鳡顟B(tài)進行自動控制的系統(tǒng) 。機械工程控制基礎(chǔ) 主講人：車暢 專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課 課程性質(zhì) : 課程特點： 內(nèi)容豐富， 技術(shù)更新快， 緊密聯(lián)系實際， 應(yīng)用非常廣泛。它一般由控制裝置和被控對象組成 。例如機電行業(yè)，機電一體化的產(chǎn)品。 隨著航天事業(yè)和計算機的發(fā)展 ， 20世紀(jì) 60年代初 ， 在經(jīng)典控制理論的基礎(chǔ)上 ， 以線性代數(shù)理論和狀態(tài)空間分析法為基礎(chǔ)的現(xiàn)代控制理論迅速發(fā)展起來 。 信號線 方框 信號線 輸入信號 輸出信號 控制系統(tǒng)的基本概念 一般術(shù)語及方框圖 人類自然信息狀態(tài)（不借助任何工具和技術(shù)的原始狀態(tài)） ? 輸入（獲?。嚎?、聽、聞、嘗、感 ? 存儲：大腦 ? 控制：大腦，世間最強大的處理控制器 ? 傳輸：聲音、手勢 ? 輸出（表達）：語言、手勢、表情 控制技術(shù)與工具 和人類發(fā)明了機械和交通技術(shù)和工具一樣（主要是材料和能量技術(shù)），人類也發(fā)明了非常豐富多彩的控制技術(shù)和工具： ? 輸入（獲取） ：望遠(yuǎn)鏡、傳感器（發(fā)展較晚） ? 傳輸： 烽火臺、旗語、鼓語、郵遞、書籍、交通、電報、電話、無線電、電視、 Inter ? 存儲： 結(jié)繩計數(shù)、文字、繪畫、紙和印刷（非常偉大的發(fā)明，現(xiàn)代技術(shù)很多方面都沒有超過它）、照相、錄音、錄像、數(shù)字存儲 ? 輸出（表達）： 文字、繪畫、聲音（音響）、圖形、圖像（顯示技術(shù)）（包括電影電視） ? ★ 處理控制： 算籌、算盤、計算器、 微處理器、 計算機 ? ★ 控制理論：經(jīng)典、現(xiàn)代、大系統(tǒng)理論 現(xiàn)象：數(shù)字化控制技術(shù)大潮 ? 世紀(jì)之交的技術(shù)大轉(zhuǎn)移：數(shù)字化大轉(zhuǎn)移 ? 時間：世紀(jì)之交前后 50年 ? 50年前開始， 50年后成熟，信息領(lǐng)域數(shù)字技術(shù)一統(tǒng)天下 ? 目前正是轉(zhuǎn)移的高峰期： ? Inter、計算機、數(shù)字錄音、數(shù)據(jù)通訊（目前主干，即將用戶）、數(shù)字電視、數(shù)字廣播、數(shù)字相機、數(shù)字?jǐn)z像、數(shù)字城市、數(shù)字流域、數(shù)字地球 …… ... 數(shù)字化控制、數(shù)字化生存 ? 專家預(yù)言： 50年后，不是數(shù)字的信息產(chǎn)品很難見到（成熟） 數(shù)字化控制技術(shù)大有用武之地！ 控制技術(shù)應(yīng)用的出發(fā)點 所有應(yīng)用，均基于控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能 ? 處理、控制 ? 存儲 ? 接口應(yīng)用－輸入、輸出等 ? 還有一個重要特點： 在于信息量的輸出，不在于能量的獲取。 人作為閉環(huán)系統(tǒng)的方框圖 反饋的概念 ? 反饋： 把輸出量送回到系統(tǒng)的輸入端并與輸入信號比較的過程 。 ? 上圖是 液面 高度自動控制系統(tǒng)， 系統(tǒng)由 水箱 、 齒輪減速器、電動機、浮子 和 電位器等 組成。從而自動控制系統(tǒng)也稱為負(fù)反饋控制系統(tǒng)。同時把可以進行線性化處理的系統(tǒng)或元件特性稱為非本質(zhì)非線性特性。 單位階躍信號作用下 ， 穩(wěn)定系統(tǒng)的典型輸出響應(yīng)曲線 圖 113 穩(wěn)定系統(tǒng)的 典型單位階躍響應(yīng)曲線 控制系統(tǒng)響應(yīng)曲線 控制系統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計 ? 含有大量的矩陣運算 Fortan /C 科學(xué)計算 ? 頻域、時域分析 ? 控制模型圖形化 ： ?以計算機為工具，進行控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真分析 ? Matatlab軟件 — m文件 算法分析 — 建模、分析和仿真 課后作業(yè)： ? 課本 p23 ? 、 、 、 下星期一交！ 。例如： 控制系統(tǒng)的分類 （ 3） ? 連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng) （ 按照系統(tǒng)內(nèi)信號的傳遞形式分類 ） 連續(xù)系統(tǒng) 是指系統(tǒng)內(nèi)各處的信號都是以連續(xù)的模擬量傳遞的系統(tǒng) 。 液面控制 輸出量 環(huán)節(jié)名稱 (或特性 ) 輸入量 (a) () e=rb r (+) () b (b) r e=rb b 或 (c) c 引出點 c c ?閉環(huán)控制 系統(tǒng)的方框圖 ?方框圖中的幾種表示法： 被控量 偏差 信號 () 參考 輸入信號 r(t) 調(diào)節(jié)器 (或控制器 ) u(t) 受控系統(tǒng) e(t) c(t) 反饋信號 控制量 擾動 給定 裝置 校正 裝置 放大 元件 執(zhí)行 機構(gòu) 受控 對象 反饋裝置 (測量元件 ) ?閉環(huán)控制 系統(tǒng)的方框圖 被控量 偏差 信號 () 參考 輸入信號 r(t) 調(diào)節(jié)器 (或控制器 ) u(t) 受控系統(tǒng) e(t) c(t) 反饋信號 控制量 擾動 給定 裝置 校正 裝置 放大 元件 執(zhí)行 機構(gòu) 受控 對象 反饋裝置 (測量元件 ) 參考 (給定 )輸入 r: 輸入到控制系統(tǒng)中的指令信號； ?閉環(huán)控制 系統(tǒng)的方框圖 被控量 偏差 信號 () 參考 輸入信號 r(t) 調(diào)節(jié)器 (或控制器 ) u(t) 受控系統(tǒng) e(t) c(t) 反饋信號 控制量 擾動 給定 裝置 校正 裝置 放大 元件 執(zhí)行 機構(gòu) 受控 對象 反饋裝置 (測量元件 ) (主 )反饋 b: 與輸出成正比或某種函數(shù)關(guān)系且與參考輸入量綱相同的反饋信號 ?閉環(huán)控制 系統(tǒng)的方框圖 被控量 偏差 信號 () 參考 輸入信號 r(t) 調(diào)節(jié)器 (或控制器 ) u(t) 受控系統(tǒng) e(t) c(t) 反饋信號 控制量 擾動 給定 裝置 校正 裝置 放大 元件 執(zhí)行 機構(gòu) 受控 對象 反饋裝置 (測量元件 ) 控制量 u: 從控制器輸出并作用于被控制對象的信號； ?閉環(huán)控制 系統(tǒng)的方框圖 被控量 偏差 信號 () 參考 輸入信號 r(t) 調(diào)節(jié)器