吉林大学：《计算机控制技术》课程教学资源（PPT课件讲稿）第一章 绪论 1.3 计算机控制理论 1.4 计算机控制系统应用实例 1.5 计算机控制系统的发展

1,3计算机控制理论 对计算机控制系统的分析和设计，不只是 简单地推广连续系统的理论，同时也需要一些 专门理论来对它进行研究。计算机控制系统理 论主要包括离散系统理论、采样系统理论及数 字系统理论。 离散系统理论 口 采样系统理论

1.3 计算机控制理论 对计算机控制系统的分析和设计，不只是 简单地推广连续系统的理论，同时也需要一些 专门理论来对它进行研究。计算机控制系统理 论主要包括离散系统理论、采样系统理论及数 字系统理论。 ❑ 离散系统理论 ❑ 采样系统理论

离散系统理论 √差分方程及z变换理论 √常规设计方法 √极点配置设计法 √最优设计方法 √系统辨识及自适应控制

离散系统理论 ✓ 差分方程及z变换理论 ✓ 常规设计方法 ✓ 极点配置设计法 ✓ 最优设计方法 ✓ 系统辨识及自适应控制

采样系统理论 采样系统理论除了包括离散系统的理论外， 还包括以下一些内容： 采样理论 连续模型及性能指标的离散化 采样控制系统的仿真 采样周期的选择 数字信号整量化效应的研究，如量化误差、 非线性特性的影响等

采样系统理论 采样系统理论除了包括离散系统的理论外， 还包括以下一些内容： ✓ 采样理论 ✓ 连续模型及性能指标的离散化 ✓ 采样控制系统的仿真 ✓ 采样周期的选择 ✓ 数字信号整量化效应的研究，如量化误差、 非线性特性的影响等

1.4计算机控制系统应用实例 卫星模型 直流伺服电机模型 ☐工业机器人模型

1.4 计算机控制系统应用实例 ❑ 卫星模型 ❑ 直流伺服电机模型 ❑ 工业机器人模型

卫星模型 卫星模型常应用于卫星姿态控制系统中。卫星常要求 进行姿态控制，以使它的天线和传感器相对于地球具有适 当的方位。为此，需要利用推进器对三个轴进行姿态控制， 分别控制卫星的偏离角、倾斜角和转动角。 0 推进器 推进器 图1.9卫星结构图

卫星模型 卫星模型常应用于卫星姿态控制系统中。卫星常要求 进行姿态控制，以使它的天线和传感器相对于地球具有适 当的方位。为此，需要利用推进器对三个轴进行姿态控制， 分别控制卫星的偏离角、倾斜角和转动角。 图1.9 卫星结构图

直流伺服电机模型 直流同服电机最常用的控制方式是电枢控制，即励滋绕 组加恒定动兹电压，电枢绕组加控制电压，当负载转矩恒定 时，电枢的控制电压升高，电动机的转速就升高；反之，减 小电枢控制电压，电动机的转速就降低；改变控制电压的极 性，电机就反转：控制电压为零，电机就停转，故可实现对 被控对象的机械运动的快速控制。 e=常量 LEEE2EL20152221257 图1.10直流伺服电机结构图

直流伺服电机模型 直流伺服电机最常用的控制方式是电枢控制，即励磁绕 组加恒定励磁电压，电枢绕组加控制电压，当负载转矩恒定 时，电枢的控制电压升高，电动机的转速就升高；反之，减 小电枢控制电压，电动机的转速就降低；改变控制电压的极 性，电机就反转；控制电压为零，电机就停转，故可实现对 被控对象的机械运动的快速控制。 图1.10直流伺服电机结构图

工业机器人模型 工业机器人被广泛应用于工业过程控制，成为制造 业生产自动化中非常重要的机电一体化设备。 连杆2 关节2 连杆1 关节1 关节3 连杆0 连杆3 连杆4 关节4一 关节5 十 连杆6 关节6 图1.11工业机器人结构示意图

工业机器人模型 工业机器人被广泛应用于工业过程控制，成为制造 业生产自动化中非常重要的机电一体化设备。 图1.11工业机器人结构示意图

工业机器人模型 工业机器人可以理解为：拟人手臂、手腕和手功能 的机械电子装置；它可把任一物件或工具按空间位姿的 时变要求进行移动，从而完成某一工业生产的作业要求。 手臂 直流伺服电 机及齿轮 功率放大器 直泣得服电机 齿轮 M⑤) K 3+1 基座 图1.12机械臂关节结构示意图 图1.13机械臂关节模型

工业机器人模型 工业机器人可以理解为：拟人手臂、手腕和手功能 的机械电子装置；它可把任一物件或工具按空间位姿的 时变要求进行移动，从而完成某一工业生产的作业要求。 图1.12 机械臂关节结构示意图 图1.13 机械臂关节模型

1.5计算机控制系统的发展 计算机控制系统的发展过程 计算机控制系统的发展趋势

1.5 计算机控制系统的发展 ❑ 计算机控制系统的发展过程 ❑ 计算机控制系统的发展趋势

计算机控制系统的发展过程 √1946年，世界上第一台电子计算机 √20世纪50年代末，计算机控制系统投入实际 应用 /20世纪60年代末， 小型计算机 √1972年，微型计算机，1 以单片机为代表 √分级计算机控制、集散控制系统、集成制造 系统(CIMS) √基于网络的控制技术（简称网络控制）

计算机控制系统的发展过程 ✓ 1946年，世界上第一台电子计算机 ✓ 20世纪50年代末，计算机控制系统投入实际 应用 ✓ 20世纪60年代末，小型计算机 ✓ 1972年，微型计算机，以单片机为代表 ✓ 分级计算机控制、集散控制系统、集成制造 系统（CIMS） ✓ 基于网络的控制技术（简称网络控制）