机电控制工程定义
机械设计制造及其自动化专业介绍
机械设计制造及其自动化专业/r/n(1）机械设计制造及其自动化专业本科四年工学学士学位/r/n本专业以现代机械设计、制造技术为主，并兼顾微电子技术在机械行业应用的工科专业。
培养基础扎实，知识面宽，综合素质高，具备机电系统设计制造的基本知识与应用能力，能在工业生产第一线从事机电系统的设计制造、科技开发、应用研究，运行管理和经营销售等方面工作复合型的高级工程技术人才。
/r/n本专业学生主要学习机械设计与制造的基本理论,微电子技术、计算机技术、信息处理技术、控制理论及方法的基本知识，受到现代机械工程师的基本训练,具有进行机电产品设计、制造及设备控制、生产组织管理的基本能力。
毕业生应具有较扎实的自然科学基础、较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力；较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识，掌握机、电、计算机结合的机电系统设计制造、科技开发、应用研究的能力;具有从事现代柔性加工系统的应用、运行管理和维护的能力；了解其科学前沿及发展趋势，具有较强的自学能力和创新意识./r/n专业主干课程: 机械制图、理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、电工电子技术、测试技术、单片机原理与接口技术、工程材料与工艺学、互换性与技术测量、机械制造工程、数控机床与数控加工、机电控制基础与系统、工程机械传动系统设计、机电一体化产品设计。
/r/n主要实践性教学环节:测试与信息处理实验，现代机械设计及制造技术综合实验，机械系统传动实验,机电一体化实验，机械创新设计方案实验，机械系统动力学综合性能实验,数控加工实验。
电工、电子实习,金工实习、生产实习，课程设计，毕业设计（论文）等。
/r/n 【相关文章】机械设计制造及其自动化专业简介（本科）/r/n以机械设计与制造为基础，融入计算机科学、信息技术、自动控制技术的交叉学科，主要任务是运用先进设计制造技术的理论与方法，解决现代工程领域中的复杂技术问题，以实现产品智能化的设计与制造./r/n机械设计制造及其自动化专业是研究各种工业机械装备及机电产品从设计、制造、运行控制到生产过程的企业管理的综合技术学科。
机电控制工程基础综合练习概念题
《机电控制工程基础》综合练习概念题解析一、填空1. 自动控制就是 人直接参与的情况下， 使生产过程的输出量按照给定的规律 。
(没有，运行或变化)2．系统的稳定性取决于 。
（系统闭环极点的分布）3. 所谓反馈控制系统就是的系统的输出 地返回到输入端。
（全部或部分）4. 给定量的变化规律是事先不能确定的，而输出量能够准确、迅速的复现给定量，这样的系统称之为 。
（随动系统）5. 在 下，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比称为线性系统（或元件）的 。
（零初始条件，传递函数）6. 单位积分环节的传递函数为 。
（1/s ）7．一阶系统11+Ts ，则其时间常数为 。
（T ） 8．系统传递函数为W(s)，输入为单位阶跃函数时，输出拉氏变换Y (s)为 。
（s s W )(）9．单位负反馈系统开环传函为)1(9)(+=s s s G ，系统的阻尼比ξ= 、无阻尼自振荡角频率ωn 为 ，调节时间ts （5％）为 秒。
（0.167,3,6）10．反馈信号(或称反馈)：从系统(或元件)输出端取出信号，经过变换后加到系统(或元件)输入端，这就是反馈信号。
当它与输入信号符号相同，即反馈结果有利于加强输入信号的作用时叫 。
反之，符号相反抵消输入信号作用时叫 。
（正反馈, 负反馈）11．Ⅰ型系统 地跟踪单位斜坡输入信号。
（无静差）12. 某环节的传递函数为2s ，则它的幅频特性的数学表达式是 ，相频特性的数学表达式是 。
(2ω,90o)13.单位反馈系统的开环传递函数为)3)(2()(*++=s s s K s G ，根轨迹的分支数为 。
(3) 14. 负反馈结构的系统，其前向通道上的传递函数为G(s)，反馈通道的传递函数为H(s)，则该系统的开环传递函数为 ，闭环传递函数为 。
(G(s)H(s)，)()(1)(s H s G s G +)15. 函数f(t)=2t 的拉氏变换为 。
(22s )16．单位负反馈结构的系统，其开环传递函数为)2(+s s K 则该系统为 型系统，根轨迹分支数为 。
机电控制工程基础课件：机电控制系统应用举例
机电控制系统应用举例
图 9－7 水位自动控制的自动调节过程
机电控制系统应用举例
9. 3 发动机离心调速系统
9. 3. 1 液压阀控液压缸和液压阻尼器 1. 液压阀控液压缸 液压阀控油缸(又称液压伺服阀)是液压伺服系统中常用
的一种执行元件。其结构原理图如图 9－8 所示。它实际上 是一个控制滑阀和一个动力液压缸的组合。
机电控制系统应用举例
1. 系统组成 1 )交流伺服电机 图中的被控对象是交流伺服电动机 SM , A 为励磁绕组, 为使励磁电流与控制电流互差 90° 电角,励磁回路中串接了 电容 C1 ,它通过变压器 T 1 产生的交流电源供电。 B 为控制 绕组,它通过变压器 T 2 经交流调压电路接于同一交流电源。 供电的电源为 115V 、 400Hz交流电源。系统的被控量为角 位移 θ 0 。
机电控制系统应用举例 2. 系统方块图 综上所述,可得如图 9－2 所示的位置随动系统的方框图。
图 9－2 位置随动系统方框图
机电控制系统应用举例
3. 工作原理 在稳态时, θo = θ i , Δ U =0 , U k 1 = U k 2 =0 , VT 正 与 VT 反 均关断, U s =0 ,电机停转。当位置给定信号 θi 改变,设 θ i 增大,则 U θ i = kθ i ,偏差电压 Δ U ( = U θ i - Ufθ) >0 ,此信号电 压经 PID 调节器 A 1 和放大器 A 2 后产生的 U k 1 >0 ,使正组 触发电路发出触发脉冲,双向晶闸管 VT 正 导通,使电动机正 转, θ o 增大。这个调节过程一直继续到 θ o = θi ,到达新的稳 态,此时 Ufθ= U θ i , Δ U =0 , U k 1 =0 , VT 正 关断,电机停转。 如图 9－3 ( a )所示。
机电控制技术3篇
机电控制技术第一篇：机电控制技术的基本概念与应用机电控制技术是一种以机械、电子、信息及控制等多学科知识为基础的现代工程技术。
它通过电气、机械、数学和控制等领域的交叉融合，将原本各自孤立存在的技术融为一体，形成了一种全新的、高效的机电一体化控制系统。
机电控制技术在工业自动化、智能控制、环境监测等方面发挥着越来越重要的作用。
机电控制技术的核心是控制系统。
它由控制器、执行器和被控对象三部分组成。
控制器是整个控制系统的“大脑”，它通过监测被控对象的状态，并按照预设的控制规律发出控制信号，调节执行器的运动，从而实现对被控对象的控制。
执行器则根据控制器的指令完成相应的操作，如转动电机、开关阀门等。
被控对象是被控制系统所控制的物理实体，如机器人、生产线、楼宇等。
机电控制技术的应用非常广泛。
在生产制造领域，它可以实现生产自动化和智能化，从而提高生产效率和质量。
在交通运输领域，它可以实现车辆智能控制和交通信号灯控制，从而提高交通运输的安全性和效率。
在环境监测领域，它可以实现对污染物浓度、温度、湿度等指标的监测和控制，从而保护环境和人类健康。
需要指出的是，机电控制技术的应用面非常广泛，但在应用过程中还存在一些问题，如控制规律不完善、系统不稳定等。
因此，在应用机电控制技术时，需要严格按照相关标准进行设计和实施，同时选用可靠、稳定的设备和控制器，确保系统的可靠性和稳定性。
总之，随着现代工业化和信息化的快速发展，机电控制技术将会得到广泛的应用和发展。
人们需要不断地探索和研究，进一步完善机电控制技术理论，提高控制器的智能化水平，使机电控制系统在各个领域中的应用更加广泛，更加高效，更加可靠。
第二篇：机电控制技术的主要应用领域机电控制技术是一种综合性技术，可以应用于许多领域，但其中主要应用领域有以下几个：1. 工业自动化。
机电控制技术在工业生产中的应用十分广泛，工业自动化是机电控制技术的主要应用领域之一。
通过使用控制器、执行器等设备，可以实现工业生产的自动化和智能化，提高生产效率和质量，减少生产成本。
简答练习机电工程控制基础.docx
简答练习1、什么是系统的时间响应？它有哪些部分组成？正确答案：在输入信号作用下，系统输岀随时间的变化过程称为系统的时间响应，一个实际系统的时间响应由瞬态响应和稳态响应两部分组成。
2、工程控制论的研究任务是什么？正确答案：工程控制论主要研究控制系统与英输入、输出Z间的动态关系。
其研究内容主要包括以下五个方面：(1)系统分析(2)最优控制(3)最优设计(4)滤波为预测(5) 系统辨识3、控制系统中常见基本环节冇哪些？正确答案：控制系统屮常见的环节有：比例环节、惯性环节、积分环节、微分环节、延时环节、振荡环节等六个基本环节。
一些复杂的系统可以由这些基本环节组合而成。
4、试比较开环控制系统与闭环控制系统有什么不同？正确答案：开环控制系统与闭环控制系统相比具有以下不同：a)没有反馈装置，结构简单。
b)在开环控制系统中不需要对输出量进行测量，每个输入量系统都冇一个固定的工作状态与之对应。
0若有扰动信号出现，系统将无法在规定的状态下工作。
或没有反馈，抗干扰能力差。
d)只能应用在没有扰动或对系统粕度要求不高的场合。
5、控制系统传递函数的特征根对控制系统的稳定性有何影响？正确答案：控制系统稳定的充分必要条件是系统特征力程的特征根全部具有负实部。
若系统冇一对特征根位于虚轴上或冇一极点位于原点，此时系统处于临界稳定状态。
若系统的特征根只有正实部则系统不稳定。
6、什么是控制系统的频率特性？正确答案：线性系统在正弦输入作用下，其稳态输出的幅值和相位随频率0)变化而变化。
称xo(co)/xi(co)和・arctan(co)为系统频率特性。
其中xo((o)/xi((o)称为幅频特性,-arctan(co)称为相频特性。
7、什么叫系统分析？正确答案：当系统已定、输入已知吋，求出系统的输出(响应)，并通过输出来研究系统本身的育关问题。
8、什么是控制系统的零点、极点？它们对控制系统有何影响？正确答案：系统的传递函数G⑸是以复变量s作为自变量的函数。
机电工程施工课件
机电工程施工课件第一课：机电工程施工简介一、机电工程施工概述1. 机电工程的定义机电工程是指以机械、电气、电子等技术为基础，对建筑物及其配套设施进行安装、调试、维护和改进等一系列工程活动的过程。
2. 机电工程施工的重要性机电设备是建筑物中不可或缺的一部分，它们保障了建筑物的正常运行和使用。
机电工程的施工质量和效率直接影响到建筑物的使用效果和安全性。
二、机电工程施工的主要内容1. 机电设备安装机电设备的安装是指按照设计要求和施工方案，将各种机械、电气和电子设备安装到建筑物内的指定位置，并进行相应的调试和连接工作。
2. 电气设备安装电气设备的安装涉及到电力输配电系统、照明系统、智能化控制系统及其他相关电气设备的安装与调试。
3. 弱电系统安装弱电系统包括通信系统、安防系统、集成楼宇自控系统等，安装需要进行专门的工程施工。
4. 机电设备调试机电设备安装完成后，需要进行设备的调试工作，确保其正常运行和相互协调。
5. 机电工程维护机电设备安装完成后，需要进行设备的日常维护保养，确保设备的长期稳定运行。
三、机电工程施工的技术要求1. 施工技术要求机电工程施工需要严格遵守相关法律法规和标准规范，进行专业化的施工方案设计和施工操作，确保施工质量和安全。
2. 施工现场管理要求机电工程施工现场需要进行严格的管理和监督，包括现场安全防护、施工进度和质量的监督等。
3. 施工合同履行要求机电工程施工需要严格遵守合同规定，按时、按质、按量完成合同要求。
第二课：机电工程施工的施工准备一、施工前的准备工作1. 施工图纸的审查对机电工程的施工图纸进行认真审查，了解施工的具体要求和工程范围。
2. 设备和材料的准备按照施工图纸要求，提前准备好所需的机电设备和材料。
3. 施工人员的培训对施工人员进行相关技术和安全培训，确保其具备相应的专业技能和知识。
4. 施工场地的准备对施工场地进行清理和准备，保障施工安全和施工进度。
二、施工现场的布置1. 施工设备的摆放根据施工需要，合理摆放施工设备和材料，确保施工的流畅进行。
机电控制工程
机电控制工程机电控制工程是将机械学、电子学和自动控制理论相结合，应用于机械系统的自动控制领域。
这个领域涵盖了机械、电子、计算机、控制等多个学科的知识，旨在设计和实现能够对机械系统进行控制和监测的自动化系统。
1.工程概述机电控制工程的目标是通过引入先进的控制技术，使机械系统能够满足特定的性能要求和操作条件。
这些系统可以是各种类型的机械设备，如机床、机器人、自动化生产线等。
机电控制工程主要涉及以下几个方面：•机械设计：设计机械系统的机构、传动和执行器等部件，使其具有良好的运动性能和可靠性。
•电子设计：设计机械系统的电气控制部分，包括传感器、执行器、电路和电源等，以实现对机械系统的控制和监测。
•自动控制：设计和实现控制算法，根据输入信号和系统反馈信息，控制机械系统的运动和行为。
2.机电控制系统的组成机电控制系统由以下几个基本组成部分组成：1.传感器：传感器用于感知机械系统的状态和环境条件，比如测量位置、速度、力等参数。
传感器将这些信息转化为电信号，供控制系统使用。
2.执行器：执行器是机械系统中实际完成工作的部件，比如电机、液压马达等。
执行器接收控制系统的指令，将电信号转换为机械运动或力输出。
3.控制器：控制器是机电控制系统中的核心部件，负责接收传感器反馈信息，根据预定的控制算法计算输出信号，并将其发送给执行器。
常见的控制器包括微处理器、PLC等。
4.电源：为了保证机电控制系统的正常运行，需要稳定的电源供应。
电源提供所需的电能，并确保系统各部件的电压和电流符合要求。
5.通信接口：机电控制系统通常需要与其他设备或系统进行通信，以实现数据共享和远程控制。
通信接口可以通过串口、以太网等方式实现。
3.机电控制工程的应用机电控制工程广泛应用于许多领域，如制造业、机械加工、交通运输、航空航天等。
下面列举几个常见的应用领域：1.自动化生产线：机电控制工程可以用于设计和实施自动化生产线，从而提高生产效率和产品质量。
自动化生产线可以实现自动化装配、包装和检测等任务。
2024年一建机电新大纲
2024年一级建造师机电工程考试大纲目录
1. 机电工程概述
2. 机电工程材料
3. 工业机电工程安装技术
4. 建筑机电工程施工技术
5. 工业机电工程试运行与维护
6. 建筑机电工程试运行与维护
7. 机电工程项目管理
8. 机电工程法规及相关知识
大纲内容简述
1. 机电工程概述
机电工程的定义与分类
机电工程的基本原理与技术特点
机电工程在经济建设中的作用
2. 机电工程材料
常用金属材料及其性能
非金属材料及其特性
新型材料及其应用
3. 工业机电工程安装技术
电气系统的安装与调试
管道工程的安装与维护
机械设备的安装与精度调整
4. 建筑机电工程施工技术
建筑给排水系统的设计与施工
空调与通风系统的安装与调试
消防系统的安装与验收标准
5. 工业机电工程试运行与维护
电气系统的试运行与日常维护
管道工程的试压与清洗流程
机械设备性能检测与故障排除
6. 建筑机电工程试运行与维护
建筑给排水系统的试运行与维护要点
空调与通风系统的调试与维护策略
消防系统的验收标准与维护规程
7. 机电工程项目管理
机电工程施工进度管理
机电工程造价控制方法
机电工程质量安全管理体系的建立与实施8. 机电工程法规及相关知识
国家有关机电工程的法律法规及政策解读相关标准、规范在实际工程中的应用
国际机电工程领域的法规与标准发展趋势。
机电工程中控制工程技术
机电工程中控制工程技术摘要:机电一体化技术是机械技术与电子技术的有机结合,是现代机械技术发展的必然结果，同时也是20世纪末出现的高新技术之一。
它极大地提高了机电产品在国际市场上的竞争能力，世界各发达国家都给予高度重视。
它使生产系统柔性化，机电产品智能化，从根本上改变了生产(特别是机械制造业)的面貌。
本文以机电一体化技术为主题展开探讨，具有一定的现实意义和指导意义。
关键词:机电一体化工程技术发展趋势引言科学技术是第一生产力，在当前社会发展形势下，现代科学技术的高度发展和广泛应用对各个领域都产生了重大的影响。
社会的快速发展和人们生活水平的提升对机电工程技术提出了更高的要求，对于汽车制造行业来说，传统的机电工程技术逐渐难以适应现代社会发展需求，基于当前形式，机电企业应当不断加强对现代化机电工程技术的探究，更好的掌握未来机电工程技术的自动化发展趋势，以便在激烈的竞争形势下获得更大的发展空间。
1机电工程概述与优势分析1.1机电工程概述机电工程在发展演变过程中逐渐成为了一项综合型、独立性的新式学科，我国科学技术的发展为机电工程注入了强大动力。
机电工程的主要特征是结合相关的施工技术、机电工程综合技术、电气技术、信息化技术、自动控制技术等多项综合性技术的应用，能够通过计算机对各项工作系统进行科学的规划布局，实现资源优化配置，相对于传统单一的工程技术来说，其工作效率明显提升，并且工程整体质量、安全性以及能源消耗方面都有所优化。
1.2机电工程优势分析笔者对机电工程的优势进行总结分析，认为其优势主要有以下几点:机电工程能够通过信息化技术对实际运行情况进行有效的监督、判断和预警保护等多项功能，当系统出现故障时能够采取预警保护措施，降低事故危害，使机电工程的安全性显著提升;机电工程能够通过计算机系统控制进行单一动作的重复运行，能够处于自动化、机械化高效运转程序中，提升其使用性能:机电工程在结合现代科学技术后具有较高的自动化程度，能够有效提升机电工程产品生产的效率，并且适用于多种机械工程施工环境;机电工程相对于其他设备来说，多数情况下产生的故障不需要进行人工检测，例如，汽车自动化制造维修，系统能够根据其运行情况分析故障，自动采取应对措施。
机电控制工程基础实验报告 自控实验一
实验一 一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试实验时间 实验编号 同组同学 一、实验目的1、 了解一、二阶系统阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的关系。
2、 学习在电子模拟机上建立典型环节系统模型的方法。
3、 学习阶跃响应的测试方法。
二、实验内容1、 建立一阶系统的电子模型,观测并记录在不同时间常数T 时的跃响应曲线,并测定其过渡过程时间T s 。
2、 建立二阶系统的电子模型,观测并记录在不同阻尼比ζ时的跃响应曲线,并测定其超调量σ%及过渡过程时间T s 。
三、实验原理1、一阶系统阶跃响应性能指标的测试系统的传递函数为:()s ()1C s KR s Ts φ=+（）= 模拟运算电路如下图 :其中21R K R =,2T R C =;在实验中，始终保持21,R R =即1K =，通过调节2R 和C 的不同取值，使得T 的值分别为0.2,0.51,1.0。
记录实验数据，测量过度过程的性能指标，其中取正负5%误差带，按照经验公式取3s t T = 2、二阶系统阶跃响应性能指标的测试系统传递函数为：令ωn=1弧度/秒，则系统结构如下图：二阶系统的模拟电路图如下：在实验过程中，取22321,1R C R C ==，则442312R R C R ζ==，即4212R C ζ=；在实验当中取123121,1R R R M C C F μ===Ω==，通过调整4R 取不同的值，使得ζ分别为0.25,0.5,0.707,1,观察并记录阶跃响应曲线，记录所测得的实验数据以及其性能指标，四、实验设备：1、HHMN-1型电子模拟机一台。
2、PC 机一台。
3、数字万用表一块。
4、导线若干。
五、实验步骤：1、熟悉电子模拟机的使用，将各运算放大器接成比例器，通电调零。
2、断开电源，按照实验说明书上的条件和要求，计算电阻和电容的取值，按照模拟线路图搭接线路，不用的运算放大 器接成比例器。
3、将D/A 输出端与系统输入端Ui 连接，将A/D1与系统输出端UO 连接(此处连接必须谨慎，不可接错)。
机电控制工程 (2)
机电控制工程1. 简介机电控制工程是指将机械工程和电气工程技术相结合，运用电子技术对机械系统进行控制和管理的工程领域。
机电控制工程在许多领域中起着重要的作用，如制造业、运输、航空航天等。
本文将介绍机电控制工程的基本概念、应用领域和相关技术。
2. 基本概念机电控制工程涉及到机械系统的控制和管理，其中主要包括以下几个方面：2.1 机械系统机械系统是由各种机械元件（如传动装置、传感器、执行机构等）组成的机械设备。
机械系统可以是简单的机械装置，也可以是复杂的工业生产线。
机械系统的设计和控制是机电控制工程的核心。
2.2 电子技术机电控制工程离不开电子技术的支持。
电子技术提供了各种各样的电子元件和电路，用于控制和管理机械系统。
例如，采用传感器感知机械系统的状态，通过电路将感知到的信号转化为控制信号，从而实现对机械系统的控制。
2.3 控制系统控制系统是机电控制工程中的一个重要概念。
控制系统可以是开环控制系统或闭环控制系统。
开环控制系统是指根据预先设定的规则进行控制，不考虑输出结果对控制系统的影响；闭环控制系统是指根据实际输出结果来调节控制动作，从而改善系统的性能和稳定性。
3. 应用领域机电控制工程在许多领域中都有广泛的应用，下面将介绍其中几个典型的应用领域。
3.1 制造业在制造业中，机电控制工程发挥着关键的作用。
机械设备的控制和管理对于生产效率和产品质量起着至关重要的作用。
例如，自动化生产线中的机器人系统，通过机电控制工程技术，可以实现对机器人的精确定位和操作控制，从而提高生产效率和质量。
3.2 运输在运输领域，机电控制工程用于实现交通工具（如汽车、火车、飞机等）的自动驾驶、导航和控制。
通过引入自动驾驶技术，可以提高交通工具的安全性和运行效率。
此外，机电控制工程还可用于实现交通信号灯的自动控制，以优化交通流量。
3.3 航空航天航空航天领域对机电控制工程的需求非常高。
机械系统的控制和管理关系到人员的安全和飞行器的稳定性。
机电控制工程基础机电控制系统应用举例
2023-10-28•机电控制系统概述•机电控制系统设计•机电控制系统应用举例目录•机电控制系统的发展趋势与挑战01机电控制系统概述定义机电控制系统是指通过机械、电子、信息等手段将各种机电元件和装置有机地结合起来，形成一个具有一定功能的整体，实现某些特定的控制任务。
组成机电控制系统通常由电力电子器件、电机、传感器、控制器、执行器等组成。
定义与组成开环控制系统开环控制系统没有反馈环节，输入量直接控制输出量，系统精度和稳定性较差。
闭环控制系统闭环控制系统有反馈环节，输出量通过传感器反馈给控制器，控制器根据反馈信号调整输入量，使得系统精度和稳定性提高。
机电控制系统的基本类型机电控制系统应当在一定条件下保持稳定，即系统输出不随时间变化而变化。
稳定性快速性准确性机电控制系统应当能够快速响应输入信号的变化，并迅速达到新的稳态。
机电控制系统应当能够精确地控制系统的输出量，使其与期望值相符。
03机电控制系统的性能要求020102机电控制系统设计根据系统的数学模型，通过求解系统的传递函数或零极增益图来设计控制系统。
解析法机电控制系统的设计方法通过分析系统的性能指标，利用综合公式或计算机辅助设计软件来设计控制系统。
综合法结合解析法和综合法的优点，先利用解析法得到系统传递函数或零极增益图，再利用综合公式或计算机辅助设计软件进行系统优化设计。
解析与综合相结合法机电控制系统的硬件设计用于检测被控对象的参数变化，如位置、速度、压力等。
传感器控制器执行器电源和接口电路根据传感器反馈的参数变化，按照一定的控制算法输出控制信号，调节被控对象的状态。
接收控制器的控制信号，驱动被控对象执行相应的动作。
为控制系统提供电能，并实现控制器、传感器和执行器之间的信号传输。
机电控制系统的软件设计根据被控对象的特性和性能要求，选择合适的控制算法，如PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
控制算法根据控制算法和系统需求，设计控制程序的流程图或程序框图，包括初始化、数据采集、数据处理、控制输出等环节。
机电控制工程基础作业解析
第一章习题答案一、简答1．什么是自动控制？就是在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使生产过程或被控对象的某一物理量(输出量)准确地按照给定的规律(输入量)运行或变化。
2．控制系统的基本要求有哪些？控制系统的基本要求可归结为稳定性；准确性和快速性。
3．什么是自动控制系统？指能够对被控制对象的工作状态进行自动控制的系统。
它一般由控制装置和被控制对象组成4．反馈控制系统是指什么反馈？反馈控制系统是指负反馈。
5．什么是反馈？什么是正反馈？什么是负反馈？反馈信号(或称反馈)：从系统(或元件)输出端取出信号，经过变换后加到系统(或元件)输入端，这就是反馈信号。
当它与输入信号符号相同，即反馈结果有利于加强输入信号的作用时叫正反馈。
反之，符号相反抵消输入信号作用时叫负反馈。
6．什么叫做反馈控制系统系统输出全部或部分地返回到输入端，此类系统称为反馈控制系统（或闭环控制系统）。
7．控制系统按其结构可分为哪3类？控制系统按其结构可分为开环控制系统、闭环控制系统和复合控制系统。
8．举例说明什么是随动系统。
这种系统的控制作用是时间的未知函数，即给定量的变化规律是事先不能确定的，而输出量能够准确、迅速的复现给定量(即输入量)的变化，这样的系统称之为随动系统。
随动系统应用极广，如雷达自动跟踪系统，火炮自动瞄准系统，各种电信号笔记录仪等等。
9．自动控制技术具有什么优点？⑴极大地提高了劳动生产率；⑵提高了产品的质量；⑶减轻了人们的劳动强度，使人们从繁重的劳动中解放出来，去从事更有效的劳动；⑷由于近代科学技术的发展，许多生产过程依靠人们的脑力和体力直接操作是难以实现的，还有许多生产过程则因人的生理所限而不能由人工操作，如原子能生产，深水作业以及火箭或导弹的制导等等。
在这种情况下，自动控制更加显示出其巨大的作用10．对于一般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加某一给定值时，输出量的暂态过程可能有几种情况？单调过程衰减振荡过程持续振荡过程发散振荡过程二、判断1．自动控制中的基本的控制方式有开环控制、闭环控制和复合控制。
机电控制工程基础控制系统的工程设计
机电控制工程基础控制系统的工程设计汇报人：2023-12-020102控制系统的定义01控制器02被控对象03反馈环节控制系统的基本组成开环控制系统闭环控制系统控制系统的分类定义微分方程是描述控制系统输入、输出变量及其动态关系的数学方程。
建立方法通过分析系统各部分的物理或机械性质，以及它们之间的连接和相互作用，建立微分方程。
重要性微分方程是控制系统分析、设计和优化的基础，它提供了描述系统行为的数学语言。
微分方程03020103应用01定义02特点传递函数频率响应定义01表示方法02应用03定义描述应用01 02 03定义描述应用定义根轨迹法是一种通过分析控制系统的根轨迹来描述系统性能的方法。
它主要关注系统在复平面上的根轨迹，通过计算根轨迹的形状和位置来评估系统的性能。
描述根轨迹法通常采用根轨迹图或根轨迹方程等工具来描述系统的动态行为。
根轨迹图是复平面上表示系统特征方程根的图形，根轨迹方程则描述了特征方程的根与系统参数之间的关系。
通过对根轨迹的分析，我们可以得到系统在不同参数下的性能表现。
应用根轨迹法广泛应用于控制系统分析和设计中，特别是在处理具有特定动态性能需求的系统时，如高速控制系统、精密控制系统等。
它还可以用于研究系统的稳定性和鲁棒性，以及指导系统的优化设计。
根轨迹法稳定性的定量分析稳定性与系统设计的关系判断系统的稳定状态稳定性分析包括调节时间、超调量、峰值时间等，用于评估系统在时间域内的响应性能。
时域性能指标包括穿越频率、相位裕度、增益裕度等，用于评估系统在频率域内的响应性能。
频域性能指标包括二次型最优控制、LQR（线性二次调节器）等，用于评估系统的最优性能。
现代控制理论性能指标性能指标评估鲁棒性分析鲁棒性定义鲁棒性分析方法提高系统鲁棒性的方法总结词详细描述总结词详细描述01020304单闭环温度控制系统设计第二季度第三季度第一季度第四季度总结词详细描述总结词详细描述智能化自动化微型化网络化控制工程的发展趋势能耗优化人机交互未来控制工程将更加智能化，利用人工智能和机器学习技术实现更加精准、高效的控制系统设计。
电大国开《机电控制工程基础》李建勇 第一章
目录
› 第1章 概论 › 第2章 自动控制系统的数学模型 › 第3章 控制系统的时域分析 › 第4章 根轨迹法 › 第5章 频域响应法 › 第6章 控制系统的综合与校正
第1章 概 论
1.1 引 言
在工程和科学技术的发展过程中，自动控制担负着重要的角色。 自动控制技术的应用不仅使生产过程实现自动化，提高了劳动生 产率和产品质量，使人们从繁重的体力劳动和大量重复性的脑力劳动 中解放出来，而且在人类征服大自然、探索新能源、发展空间技术和 创造人类社会文明等方面也具有十分重要的意义。
1.5 自动控制的基本环节
1.测量元件 2.给定元件 3.比较原件
4.放大变换元件 5.执行机构 6.被控对象
1.6 自动控制系统的分类
1.6.1 按照给定量的运动规律分类 1.恒值控制系统
1.6 自动控制系统的分类
1.6.1 按照给定量的运动规律分类 2.程序控制系统
1.6 自动控制系统的分类
1.2 自动控制简史
经典控制理论的孕育 1875年，英 国的劳斯（ 1831- 1907）提出代数 稳定判据。 约 在1875年 ，
Maxwell担任了剑桥Adams Prize的评奖委员。这项两年一次的奖授予在该委员会 所选科学主题方面竟争的最佳论文。1877年该项奖的主题是“运动的稳定性”。 E.J.Routh在这项竟赛中以其跟据多项式的系数决定多项式在右半平面的根的数目的 论文夺得桂冠。这一成果现在被称为劳斯判据。Routh工作的意义在于开始建立有 关动态稳定性的系统理论。1895年，瑞士数学家赫尔维兹提出另外一种形式的代数 稳定判据。
1.2 自动控制简史
自动控制理论的开端 1868年英国麦克斯韦尔的“论调速器”论文指出： 不应单独研究飞球调节器，
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机器人定义（针对制造业）
• 1967年在日本召开了第一届机器人学术会议，森政弘提出定义“机 器人是一种具有移动性、个体性、智能性、通用性、自主性、半机械 性、奴隶性等7个特征”。加藤一郎提出“机器人具有脑、手、脚等 三要素的个体；具有非接触性和接触性传感器”。 • 美国RIA：工业机器人是完成不同作业，根据程序化的运动，实现材 料、部件、工具移动，并可编程的多功能操作机。 • 日本JIRA：工业机器人是在三维空间具有类似人体上肢运动的功能 和结构，并能完成复杂空间动作的多自由度自动机械。
对准期的要求
理想情况下，当过渡过程结束后，被控量达 到的稳态值（即平衡状态）应与期望值一致。 但实际上，由于系统结构、外作用形式以及 摩擦、间隙等非线性因素的影响，被控量的稳态 值与期望值之间会有误差存在，称为稳态误差。 稳态误差是衡量控制系统控制精度的重要标志， 在技术指标中一般都有具体要求。 起初研发灵巧手钢丝绳驱动存在很大误差
对快速的要求
为了很好完成控制任务，控制系统仅仅 满足稳定性要求是不够的，还必须对其过 渡过程的形式和快慢提出要求。 对控制系统过渡过程的时间（即快速 性）和最大振荡幅度（即超调量）一般都 有具体要求。 起初研发的四足机器人行走十分缓慢
机电控制系统的基本控制方式
• 反馈控制方式 • 开环控制方式 • 复合控制方式
反馈控制方式 反馈控制是机电控制系统最基本 的控制方式，也是应用最广泛的一种 控制系统。
在反馈控制系统中，控制装置对 被控对象施加的控制作用，是取自被 控量的反馈信息，用来不断修正被控 量的偏差，从而实现对被控对象进行 控制的任务，这就是反馈控制的原理。
机电控制工程Ⅱ
（定义，组成，要求） （机械、电控、编程、用途） 北京航空航天大学 机器人研究所
2008年9月22日
双坐标机电控制工作台设计要求
• 自由度：2个（可扩展为3自由度），有 效行程：<300mm，尺寸控制在400*400内 • 驱动：采用直流伺服电机和步进电机2种 驱动方式，为保持稳定行进速度： v<=3mm/s；步进电机采用开环控制，直流 伺服电机半闭环控制 • 电路部分控制简单，使用c语言实现控制 功能，能够用程序控制工作台走出斜线、圆 弧等简单的几何图样，能够记录运动轨迹
希望解决问题
• • • • 简单实用，缩短开发周期，降低研发成本 写字稳定，不振动 写字准确，误差较小，不变形 写字快速，编程方便，提高效率
机电控制系统的基本结构
操作人
规划 编程
驱动 控制
机械 本体
作业 环境
机电系统 反馈
位姿 感知
人机 反馈
人机 交互
机电控制系统组成框图
五大要素（规划编程、驱动控制、机械本体与作业工具、感知处理、人机交互）
电机 电机
T形
• 工作台主要实现平面直线运动，通过电机 控制在一个平面空间实现自由运动，由2个 直线单元搭接而成，通过调节电机的转速 及方向，控制滑块完成简单运动轨迹。
• x方向直线单元固定不动，电机带动滑块运 动实现x方向运动，y方向底座固定在x方向 滑块上，电机和传动装置相对不动，y方向 电机带动滑块实现y方向运动，轨迹形成点 在B点部位
应用领域
柔性制造单元（FMC）
数控机床主要组成部分
主要组成部分 • 本体机构，车床、铣床、复合结构 • 作业装置，刀架、刀具、转台等 • 驱动装置，直流、交流、直线电机等 • 位置检测，光码盘传感器、光栅传感器、位置传感器 • 控制装置，DSP专用，PC计算机，ARM嵌入式计算机 希望解决问题 • 简单实用，缩短开发周期，降低研发成本，高可靠性，高洁 净加工 • 稳定，不振动 • 准确，误差较小，不变形 • 高速，编程方便，提高效率
•
机电一体化技术在机械制造业中的应用，大 致经历了参数数显、数控（NC控制），计 算机数控（CNC控制），柔性生产系统 （FMS），计算机集成制造系统（CIMS）， 虚拟制造系统（VMS）等过程，使加工制 造技术与生产经营模式紧密结合，形成现 代制造技术和系统。
现代机电控制系统的基本结构
－（规划、驱动、本体、感知、交互）
操作人
规划 编程
驱动 控制
机械 本体
作业 环境
机电系统 反馈
位姿 感知
人机 反馈
人机 交互
机电控制系统组成框图
五大要素（规划编程、驱动控制、机械本体与作业工具、感知处理、人机交互）
机电控制系统的一般构成
串联补偿元件 输入量
放大元件
执行元件
被控对象 输出量
-
并联补偿元件 局部反馈
测量元件 主反馈
机电控制系统的基本结构
操作人
规划 编程
பைடு நூலகம்驱动 控制
机械 本体
作业 环境
机电系统 反馈
位姿 感知
人机 反馈
人机 交互
机电控制系统组成框图
五大要素（规划编程、驱动控制、机械本体与作业工具、感知处理、人机交互）
仿人形与仿生、危险、服务等 方面机器人
仿人机器人主要组成部分
主要组成部分 • 本体机构，多自由度，柔性关节， • 作业装置，灵巧手，双足，抓持作业工具 • 驱动装置，人工肌肉，体重与功率高效驱动 • 位置检测，身体姿态传感器，视觉传感器，触觉传感器， • 控制装置，并行控制，生物计算，神经元网络 希望解决问题 • 简单实用，缩短开发周期，降低研发成本，完成人需要任务 • 稳定行走，特别是针对复杂环境，包括跌倒爬起 • 精确完成各种动作，跳舞，写字，搬运 • 快速奔跑，快速爬行，快速写字，快速踢球
•
•
富士通法纳克公司：“将机械学和电子学有机结合而提供的更为优 越的技术。”
日本机械振兴协会经济研究所：“机电一体化乃是在机械的主功能、 动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置 与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。” 机电一体化具有“技术”和“产品”两方面的内容，首先是机电一 体化技术，主要包括技术原理使机电一体化产品（或系统）得以实 现、使用和发展的技术；其次是机电一体化“产品”，该产品主要 是机械系统（或部件）与以微型计算机为代表的微电子系统（或部 件）相互置换或有机结合而构成的新“系统”，且赋予其新的功能 和性能的新一代产品。
转速转向 指令发出
单片机发出对应 的速度指令
电机运转
单片机内进行 控制算法
码盘读出电机的 实时速度
数字式PID控制，位置式PID控制，增量式PID控 制(本实验平台运用较多)
双坐标机电控制工作台主要 组成部分
主要组成部分
• • • • • 本体机构，T型结构，丝杠或是滑块 作业装置，夹具机构，抓住铅笔 驱动装置，步进电机，直流电机 位置检测，光码盘传感器 控制装置，AVR单片机系统
作业部分－夹笔机构
电磁铁 笔套
采用一块电磁铁，通电后中心的杆自动向下推， 使笔接触到底部白纸，同时用弹簧调解接触力， 可以更好的画图。笔筒简化为笔的导向装置，在y 方向上限制笔的位移，不会产生晃动 。
驱动装置
采用直流伺服电机的驱动方式，数控工作台电机底座设计为方便将来 步进电机的互换结构。 直流伺服电机采用闭环控制，通过给定要求和市场调研结果来选用合 适电机。由于另外设计减速器会提高成本，所以直流伺服电机选用自 带减速器装置类。 要求条件： • 转矩大于100mN.m • 电机直径小于30mm • 电机长度小于50（自带减速装置） • 电机功率不小于0.6w
机器人技术与机电控制系统 有着直接联系
1921，捷克剧作家卡雷尔（KAREL CAPEK）在 “ROSSUM‘S UNIVERSAL ROBOT”剧本提出的 “仆人”，捷克语－Robota。从悲剧的角度，机器 人毫无感知的勤奋劳动，后来机器人赋有感情，反对 压迫，起来造反。故事发展，机器人苦思如何复 制，……
机电控制系统的定义
“机电一体化”（Mechatronics）是 各相关技术有机结合，包括材料、机械、 电子、控制、计算机等交叉学科。
其中的“Mechatronics” 是 Mechanics（机械学）与Electronics（电 子学）组合而成的日本造英语
•
日经产业新闻：“电子技术的电子学与机械技术的机械学相结合的 技术进步的总称。”
基本结构的五大要素
– 根据任务兴趣，结合感知信息和自己能力，规划完成任 务（到达目标）途径和路径轨迹 – 通过或选择一种驱动装置，执行规划的任务和指令 – 作用机械本体，产生运动，到达预先规划位姿或是状态 – 基于多种传感器，感知自身状态信息和外界环境信息 – 加入人的要求和智慧，实现人机交互
机电控制系统的基本结构
简单实用，稳定可靠，精确控制，高速响应
对稳定的要求
稳定性是保证控制系统正常工作的先决条件。
一个稳定的控制系统，其被控量偏离期望值的初始 偏差应随时间的增长逐渐减小或趋于零。
具体来说，对于稳定的恒值控制系统，被控量因扰 动而偏离期望值后，经过一个过渡过程时间，被控量应恢 复到原来的期望值状态：对于稳定的随动系统，被控量应 能始终跟踪参据量的变化。反之，不稳定的控制系统，其 被控量偏离期望值的初始偏差将随时间的增长而发散，因 此，不稳定的控制系统无法实现预定的控制任务。 起初研究开发的机器鱼不稳定
卡雷尔（KAREL CAPEK）提出了三个严肃问题， 机器人安全性、机器人感知、机器人自我繁殖。
阿西莫夫“机器人三原则”
1950, 小说《我是机器人》
(1) 机器人必须不危害人类，也不允许它眼看人将受 害而袖手旁观。 (2) 机器人必须绝对服从人类，除非这种服从有害于 人类。 (3) 机器人必须保护自身不受伤害，除非为了保护人 类或者人类命令它作出牺牲。 机器人学术界一直将这三原则作为机器人研发的准则
• 1987年国际标准化组织ISO：工业机器人是具有自动控制操作功能或 移动功能，并能够通过编程进行工作的机械。