《机械工程控制基础》课程教学资源（PPT课件）第一章 绪论 Cybernetics Foundation for Mechanical Engineering

重要性及其应用 重要性： 为“机械设计制造及其自动化”专业必修课，是机械工程类 专业，特别是机电工程类专业的重要理论基础之一。 “方法论”：系统、动态、本身特性（内因）、外界输入干 扰（外因）。 应用： 数控机床：按预先排定的工艺程序一几何形状 火炮自动瞄准：跟踪雷达、指挥仪一目标 人造地球卫星：按预定轨道发射，并准确回收

重要性： 为“机械设计制造及其自动化”专业必修课，是机械工程类 专业，特别是机电工程类专业的重要理论基础之一。 “方法论”：系统、动态、本身特性（内因）、外界输入干 扰（外因）。 应用： 数控机床：按预先排定的工艺程序—几何形状 火炮自动瞄准：跟踪雷达、指挥仪—目标 人造地球卫星：按预定轨道发射，并准确回收 重要性及其应用

前期知识：（复变函数、积分变换等)良好的数学、力学、 电学基础，一定的机械工程方面的专业知识。 目标：用控制论解决机械工程问题 如：机床工作台低速运动出现爬行现象，驱动工作台移动的 物理模型？ 求解：输入与输出的关系 xo(t) 数学模型：m成。=k(x,-x)-c成 →x(t) 科研：定性定量 m 分析规律

前期知识：（复变函数、积分变换等）良好的数学、力学、 电学基础，一定的机械工程方面的专业知识。 目标：用控制论解决机械工程问题 如：机床工作台低速运动出现爬行现象，驱动工作台移动的 物理模型？ 求解：输入与输出的关系 数学模型： 科研：定性 定量 分析 规律mx k x x cx 0 0 0 = − − ( i ) m xi(t) x0(t) C k

课程的性质、任务及目的 性质：侧重原理，内容切合工程实际，是一门专业基础课： 以控制论为理论基础，研究机械工程中广义系统的动 力学问题；同时，也是一种“方法论”。 任务及目的：使学生能以动力学的观点而不是静态观点去 看待一个机械工程系统；从整个系统中的信息传递、转换、 反馈等角度来分析系统的动态行为；能结合工程实际，应用 经典控制论的基本概念和基本方法来分析、研究和解决其中 的问题

性质：侧重原理，内容切合工程实际，是一门专业基础课。 以控制论为理论基础，研究机械工程中广义系统的动 力学问题；同时，也是一种“方法论”。 任务及目的：使学生能以动力学的观点而不是静态观点去 看待一个机械工程系统；从整个系统中的信息传递、转换、 反馈等角度来分析系统的动态行为；能结合工程实际，应用 经典控制论的基本概念和基本方法来分析、研究和解决其中 的问题。 课程的性质、任务及目的

主要的两个问题： ①对机电系统中存在的问题能用控制论的观点和思维方 法进行科学分析，以找出问题的本质和有效的解决方法。 ②如何控制一个机电系统，使之按规定的规律运动，以 达到预定的技术经济指标，为实现最佳控制打下基础

主要的两个问题： ①对机电系统中存在的问题能用控制论的观点和思维方 法进行科学分析，以找出问题的本质和有效的解决方法。 ②如何控制一个机电系统，使之按规定的规律运动，以 达到预定的技术经济指标，为实现最佳控制打下基础

课程的基本要求 1.对建立机电系统的数学模型，Laplace应用，传函及 框图的求取、简化，运算等，应概念清楚，熟练掌握。 2.对经典系统的时域和频域特性，应用清楚的基本概念 并能熟练掌握。 3.掌握判别线性系统稳定性的基本概念和常用判据

1.对建立机电系统的数学模型，Laplace应用，传函及 框图的求取、简化，运算等，应概念清楚，熟练掌握。 2.对经典系统的时域和频域特性，应用清楚的基本概念 并能熟练掌握。 3.掌握判别线性系统稳定性的基本概念和常用判据。 课程的基本要求

教学内容与学时分配 40学时：第一章绪论 2 第二章 系统的数学模型 10 第三章时间响应与误差分析 10 第四章系统的频率特性分析 10 第五章 系统的稳定性 8 考核方式：闭卷考试 考试成绩80%+平时成绩20%

40学时： 第一章 绪论 2 第二章 系统的数学模型 10 第三章 时间响应与误差分析 10 第四章 系统的频率特性分析 10 第五章 系统的稳定性 8 考核方式：闭卷考试 考试成绩80%+平时成绩20% 教学内容与学时分配

第一章绪论 教学内容： 一机械工程控制基础的基本概念，研究对象和任务， 学习本课程的目的和意义； 二关于“系统”、“信息传递”和反馈及“反馈控 制”的基本概念； 三系统及其模型，控制系统的分类，反馈控制系统 的基本组成，对控制系统的基本要求，本课程的特点

第一章 绪论 教学内容： 一.机械工程控制基础的基本概念，研究对象和任务， 学习本课程的目的和意义； 二.关于“系统”、“信息传递”和反馈及“反馈控 制”的基本概念； 三.系统及其模型，控制系统的分类，反馈控制系统 的基本组成，对控制系统的基本要求，本课程的特点

一控制系统工作原理及组成 自动控制：在没人直接参与的情况下，利用控制装置自 动地操纵机器设备或生产过程，使其具有希望的状态或 功能。 自动控制系统：能够实现自动控制任务的系统。 例如：电炉炉温自动控制系统 (比较人工控制)

自动控制：在没人直接参与的情况下，利用控制装置自 动地操纵机器设备或生产过程，使其具有希望的状态或 功能。 自动控制系统：能够实现自动控制任务的系统。 例如：电炉炉温自动控制系统 （比较人工控制） 一 .控制系统工作原理及组成

举例-恒温箱 1. (工控制的恒温箱 ，温度计 测量：温度计 被控对象：恒温箱 加热电阻丝 220V 被控量：温度 调压器6 控制器：调压器，改变加热电阻丝的电流 观察的温度与要求的温度进行比较一偏差，当低于所要求的T时， 向右移动触头，I↑T。↑反之，左移

1.人工控制的恒温箱 测量：温度计 被控对象：恒温箱 被控量：温度 控制器：调压器，改变加热电阻丝的电流 观察的温度与要求的温度进行比较—偏差，当低于所要求的T时， 向右移动触头，I 、T 。反之，左移。 举例-恒温箱 温度计 加热电阻丝 220V 调压器

举例-恒温箱 2自动控制的恒温箱 给定信号 电机 △V1 减速器 电压 功率 热电偶 放大器 放大器 加热电阻丝 220V 调压器6

2.自动控制的恒温箱 热电偶 加热电阻丝 220V 调压器 给定信号 V2 V1 ΔV1 电压 放大器 功率 放大器 电机 减速器 举例-恒温箱