机械控制工程理论
机械控制工程理论基础课程教学大纲
“机械控制工程理论基础”课程教学大纲英文名称：Elements of Mechanical Control Theory课程编号：MACH3435学时：56（理论学时：40 实验学时：16 课外学时：20）学分：3适用对象：机械类、动力类本科生先修课程：高等数学，理论力学，电工电子技术使用教材及参考书：[1] 董霞、陈康宁、李天石.机械控制理论基础.西安交通大学出版社,2005.ISBN 7-5605-2041-3.[2] 董景新等.控制工程基础（第二版）.清华大学出版社，2003.ISBN: 9787302063872[3] [美] Katsuhiko Ogata著，卢伯英、于海勋译．现代控制工程（第三版）．电子工业出版社，2000.ISBN 7-5053-5395-0/TN.1247.一、课程性质和目的性质：专业基础目的：1．培养学生从动态和系统的角度建立机械系统数学模型的能力；2．培养学生对机械控制系统进行动态分析的能力；3．培养学生对机械控制系统的设计能力和综合能力；4．培养学生使用计算机仿真能力；5．培养学生系统分析能力和综合能力。
二、课程内容简介机械控制理论是研究“控制论”在“机械工程”中应用的科学，本课程主要介绍机械控制工程的基本概念、机电系统数学模型的建立、机电控制系统的时域分析和频域分析、机电控制系统的稳定性分析和机电控制系统的设计和校正。
通过课程教学和实验，培养学生对机电控制系统进行动态分析的能力和综合能力。
三、教学基本要求1．了解机电系统的数学模型并掌握基本的建模方法；2．掌握机电控制系统时域分析方法；3. 掌握机电控制系统的频域分析方法；4. 掌握机电控制系统稳定性分析方法；5. 初步掌握机械控制系统设计和校正方法。
四、教学内容及安排第一章：绪论1．理解“机械工程控制”的基本含义，本课程的特点，以及学习本课程的目的与任务；2．初步建立系统、反馈、控制、闭环系统等的基本概念。
机械工程控制基础概述
机械工程控制基础概述1. 引言机械工程控制是指通过控制系统对机械设备或机械系统进行监测、调节和控制的过程。
它涵盖了传感器、执行器、控制器等多个组成部分，并利用电子、计算机技术实现对机械系统的精确控制。
本文将对机械工程控制的基础概念和原理进行介绍。
2. 机械工程控制的基本要素机械工程控制的基本要素包括输入信号、控制器和输出信号。
输入信号是指从传感器获得的与被控制对象相关的信息，如温度、压力、速度等。
控制器对输入信号进行处理，并通过指令输出信号给执行器，以控制被控制对象的状态或行为。
3. 传感器与执行器传感器是机械工程控制系统中的重要组成部分。
它可以将物理量转化为电信号，并将信号传递给控制器。
常见的传感器有温度传感器、压力传感器、位移传感器等。
这些传感器可以实时监测被控制对象的状态，并将信息反馈给控制器。
执行器是机械工程控制系统中的另一个重要组成部分。
它接收来自控制器的指令信号，并根据指令信号产生相应的动作来控制被控制对象。
常见的执行器有电动机、气缸、阀门等。
4. 控制器控制器是机械工程控制系统中的核心部件，它接收传感器提供的输入信号，并根据预设的控制算法对信号进行处理。
控制器通常包括数据采集模块、信号处理模块和输出模块。
数据采集模块用于接收并记录传感器提供的输入信号。
信号处理模块通过运算、滤波等操作对输入信号进行处理，生成相应的控制指令。
输出模块将控制指令通过输出信号发送给执行器，实现机械系统的精确控制。
5. 控制算法控制算法是机械工程控制系统中非常重要的部分。
它决定了控制器如何根据输入信号生成输出信号，以实现对被控制对象的控制。
常见的控制算法有比例控制、积分控制、微分控制等。
比例控制是一种简单且常用的控制算法，它根据输入信号与设定值之间的差异来生成输出信号。
积分控制通过积分输入信号与设定值之间的差异来生成输出信号，以减小稳态误差。
微分控制则通过对输入信号变化率的测量来生成输出信号，以快速响应系统的变化。
机械控制工程基础第一章 绪论
3.4
速度（斜坡）函数、加速度（抛物线）函数
x(t) = A ·2 / 2 t F(s)=A/s3
x(t) = At F(s)=A/s2
这两种信号在随动系统分析中最常见。
5. 脉冲函数
, t 0 (t ) 0, t 0
(t )dt 1
L(s)=1 6. 正弦函数 x(t) = Asinwt L(s) = Aw /( s2 + w2 )
三、微分定理
若 L [ f (t) ] = F (s) 当初始条件 f( 0) = 0 当初始条件 f(0) =f ’(0)=f"(0)=…= 0
则 L [d f(t) / dt] = sF(s) L [dnf (t) / dtn ] = snF(s)
例.d3x0(t/) / dt + 2d2x0(t) / dt + 3dx0(t) / dt + x0(t) = 2dxi(t)/dt + xi(t)
六、初值定理
若 则 L [ f (t) ] = F (s)
f (0) lim f (t ) lim s F (s)
t 0 s
条件： lim f (t ) 存在 t0 应用：确定元件或系统的初始值。
§ 3
拉氏反变换
若 F(s) = F1(s) + F2(s) + F3(s) + … 当 Fi(s) 比较简单，可通过查表求得。
α2 、 … 、 αn可由方法1求得， α11 、 α12 、 α13 可由下式求得
A( s ) ] |s p B(s) d ( s p1 ) F ( s ) 12 [ ] |s p ds 2 1 d ( s p1 ) F ( s ) 13 [ ] |s p 2 2! ds
机械工程控制基础4_机械工程控制论的研究任务
机械工程控制基础4_机械工程控制论的研究任务
1.控制系统设计：机械工程控制论需要研究和设计机械系统的控制系统，包括选取合适的传感器和执行器，建立数学模型，确定控制策略等。
这需要综合考虑机械系统的结构、性能要求以及工作环境等因素，以实现
系统的稳定、高效运行。
2.控制系统分析：机械工程控制论要研究和分析机械系统中的控制系统，包括控制系统的稳定性、鲁棒性、响应速度等性能指标的分析。
通过
分析控制系统的性能，可以对系统进行改进和优化，提高系统的工作效果。
3.控制系统优化：机械工程控制论要研究和优化机械系统中的控制系统，包括控制参数的优化、控制算法的改进等。
通过优化控制系统，可以
提高系统的控制性能、节约能源、减少成本等。
4.控制器硬件设计：机械工程控制论还需要研究和设计控制系统中的
硬件部分，包括控制器的选型、硬件电路设计等。
这需要充分考虑控制系
统的要求，选择合适的硬件设备，并进行电路设计和调试，以实现控制系
统的功能。
5.控制系统应用：机械工程控制论还需要研究控制系统在实际机械工
程中的应用。
这包括研究控制系统在不同机械系统中的适用性、可行性等，并针对具体的应用场景进行改进和优化。
综上所述，机械工程控制论的研究任务主要包括控制系统设计、控制
系统分析、控制系统优化、控制器硬件设计以及控制系统的应用研究。
通
过这些任务的研究，可以为机械工程的控制部分提供理论基础和技术支持，提高机械系统的控制性能和效率。
机械工程控制基础简答题
机械工程控制基础简答题1、简述机械控制工程论的研究对象和研究任务。
【P2】答：工程控制论实质上是研究工程技术中广义系统的动力学问题。
研究对象：广义系统研究任务：动力学问题2、什么是时间响应？时间响应由哪几部分组成？【P83】答：（1）系统在输入信号的作用下，其输出随时间的变化过程称为时间响应；（2）时间响应由瞬态响应和稳态响应两个部分组成。
3、任意列写物种典型环节的传递函数。
【P39-P45】答：（1）比例环节：G（s）=K；（2）惯性环节：G（s）=；（3）微分环节：G（s）=Ts；（4）积分环节：G（s）=；（5）振荡环节：G（s）=。
4、什么是最小相位系统？有何特点？与非最小相位系统的区别是什么？【P152】答：（1）在复平面【s】右半部分没有极点和零点的传递函数称为最小相位传递函数，具有最小相位传递函数的系统称为最小相位系统；（2）特点：①稳定系统中最小相位系统的相位变化范围最小；②在复平面【s】右半部分没有极点和零点；（3）区别：最小相位系统在复平面【s】右半部分没有极点和零点，非最小相位系统在复平面【s】右半部分有极点或零点；稳定系统中非最小相位系统的相位变化比最小相位系统的相位变化范围大。
5、对控制系统的基本要求是什么？【P15】答：①系统的稳定性②响应的快速性③响应的准确性（也可这样回答：对控制系统的基本要求一般归纳为稳定性、快速性和准确性。
）6、什么是传递函数的零点、极点和增益？【P38】答：系统传递函数G（s）是以复变数s作为自变量的函数，经因式分解写成一般形式G（s）（K为常数）上式中，当s=（j=1,2…，m）时，均有G（s）=0，故称,, …为G（s）的零点；当s=，G（s）的分母为均为0，即使G（s）取极值，故称为G（s）的极点。
K为系统增益。
7、什么是系统的频率特性？【P126】答：线性定常系统对谐波输入的稳态响应称为频率特性。
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机械工程控制基础1.基本概念
输出量（全部或一部分）通过测量装置返回系统的 输入端，使之与输入量进行比较，产生偏差（给定信 号与返回的输出信号之差）信号。输出量的返回过程 称为反馈。返回的全部或部分输出信号称为反馈信号。
负反馈
Hale Waihona Puke 正反馈l1Q1 Q1
l1
H
l2 Q2 l2 Q2
H
College of Mechanical & Material Engineering
三峡大学机械与材料学院
第一章 基本概念
Part 1.3 控制理论的中心问题 稳定性： 系统动态过程的振荡倾向及其恢复平衡状态的能 力。稳定的系统当输出量偏离平衡状态时，其输 出能随时间的增长收敛并回到初始平衡状态。 稳定性是控制系统正常工作的先决条件。控制系 统稳定性由系统结构所决定，与外界因素无关。 稳定性由控制系统内部储能元件的能量不可能突 变所产生的惯性滞后作用所导致。 气动伺服实例
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三峡大学机械与材料学院
第一章 基本概念
第一章 绪论
本章主要内容: I.1 控制的定义
I.2 系统的工作原理和组成
I.3 控制理论的中心问题
I.4 控制理论基础(Ⅰ)的学习内容
I.5 控制理论的历史发展
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三峡大学机械与材料学院
第一章 基本概念
系统原理方块图
[实质] 检测偏差 纠正偏差。
机械工程控制基础知识点整合
第一章绪论1、控制论的中心思想、三要素和研究对象。
中心思想：通过信息的传递、加工处理和反馈来进行控制。
三要素：信息、反馈与控制。
研究对象：研究控制系统及其输入、输出三者之间的动态关系。
2、反馈、偏差及反馈控制原理。
反馈：系统的输出信号部分或全部地返回到输入端并共同作用于系统的过程称为反馈。
偏差：输出信号与反馈信号之差。
反馈控制原理：检测偏差，并纠正偏差的原理。
3、反馈控制系统的基本组成。
控制部分：给定环节、比较环节、放大运算环节、执行环节、反馈（测量）环节被控对象基本变量：被控制量、给定量（希望值）、控制量、扰动量（干扰）4、控制系统的分类1）按反馈的情况分类a、开环控制系统：当系统的输出量对系统没有控制作用，即系统没有反馈回路时，该系统称开环控制系统。
特点：结构简单，不存在稳定性问题，抗干扰性能差，控制精度低。
b、闭环控制系统：当系统的输出量对系统有控制作用时，即系统存在反馈回路时，该系统称闭环控制系统。
特点：抗干扰性能强，控制精度高，存在稳定性问题，设计和构建较困难，成本高。
2）按输出的变化规律分类自动调节系统随动系统程序控制系统3）其他分类线性控制系统连续控制系统非线性控制系统离散控制系统5、对控制系统的基本要求1）系统的稳定性：首要条件是指动态过程的振荡倾向和系统能够恢复平衡状态的能力。
2）系统响应的快速性是指当系统输出量与给定的输出量之间产生偏差时，消除这种偏差的能力。
3）系统响应的准确性（静态精度）是指在调整过程结束后输出量与给定的输入量之间的偏差大小。
第二章系统的数学模型1、系统的数学模型：描述系统、输入、输出三者之间动态关系的数学表达式。
时域的数学模型：微分方程；时域描述输入、输出之间的关系。
→单位脉冲响应函数复数域的数学模型：传递函数；复数域描述输入、输出之间的关系。
频域的数学模型：频率特性；频域描述输入、输出之间的关系。
2、线性系统与非线性系统线性系统：可以用线性方程描述的系统。
机械工程控制论
机械工程控制论实质上是研究机械工程中广义系统的动力学问题。
具体地说，它研究的是机械工程技术中的广义系统在一定的外界条件(即输入或激励，包括外加控制与外加干扰)作用下，从系统的一定的初始状态出发，所经历的由其内部的固有特性(即由系统的结构与参数所决定的特性)所决定的整个动态历程；研究这一系统及其输入、输出三者之问的动态关系。
从系统、输入、输出三者之间的关系出发，根据已知条件与求解问题的不同，机械工程控制论的任务可以分为以下五方面：
(1)已知系统、输入，求系统的输出，即系统分析问题；
(2)已知系统和系统的理想输出，设计输入，即最优控制问题；
(3)已知输入和理想输出，设计系统，即最优设计问题；
(4)输出已知，确定系统，以识别输入或输入中的有关信息，此即滤波与预测问题；。
机械控制工程基础总结
机械工程控制论的基本含义机械控制工程是研究控制论在机械工程中应用的科学。
它是一门跨控制论和机械工程的边缘学科。
随着工业生产和科学技术的不断向前发展，机械工程控制论这门新兴学科越来越为人们所重视。
原因是它不仅能满足今天自动化技术高度发展的需要，同时也与信息科学和系统科学紧密相关，更重要的是它提供了辩证的系统分析方法，即不但从局部，而且从整体上认识和分析机械系统，改进和完善机械系统，以满足科技发展和工业生产的实际需要。
机械工程控制论的研究对象与任务机械工程控制论的研究对象是机械工程技术中广义系统的动力学问题。
具体地讲，机械工程控制论是研究系统及其输入、输出三者之间的动态关系，也就是研究机械工程广义系统在一定的外界条件作用下，从系统的一定初始条件出发，所经历由内部的固有特性所决定的整个动态历程。
例如，在机床数控技术中，调整到一定状态的数控机床就是系统，数控指令就是输入，数控机床的加工运动就是输出。
这里系统是由相互联系、相互作用的若干部分构成且有一定运动规律的一个有机整体。
输入是外界对系统的作用，输出是系统对外界的作用。
通常机械工程控制论简称为机械控制工程，其所研究的系统可大可小、可繁可简，完全由研究的需要而定，因而称之为广义系统。
由此可见，就系统及其输入、输出三者之间的动态关系而言，机械工程控制论的任务主要研究解决以下几个方面的问题：１.当系统已定，输入已知时，求出系统的输出（响应），并通过输出来研究系统本身的有关问题，称系统分析。
２.当系统已定，系统的输出也已给定时，要确定系统的输入，使输出尽可能符合给定的最佳要求，称系统的最优控制。
３.当输入和输出均已知时，求系统的结构与参数，即建立系统的数学模型，称系统辨识或系统识别。
４.当系统已定输出已知时，要识别输入或输入中的有关信息，称滤波与预测反馈及反馈控制反馈及反馈控制控制论的核心内容是：通过信息的传递、加工处理和反馈来进行控制。
控制论把一切能表达一定含义的信号、符号、密码和消息等统称为信息。
机械工程控制基础 答案
1.1 工程控制理论的研究对象和任务是什么？答：机械工程控制论的研究对象及任务：工程控制论实质是研究工程技术中广义系统的动力学问题。
具体说，它研究的是工程技术中的广义系统在一定的外界条件作用下，从系统的一定初始条件出发，所经历的由其内部的固有特性所决定的整个动态历程；研究这一系统及其输入、输出三者之间的关系。
1.2 组成典型闭环控制系统的主要环节有哪些？它们各起到什么作用？答：典型闭环控制系统的主要环节：给定环节、测量环节、比较环节、放大及运算环节、执行环节。
作用：给定环节：给出与系统输出量希望值相对应的系统输入量。
测量环节：测量系统输出量的实际值，并把输出量的量纲转化与输入量相同。
比较环节：比较系统的输入量和反馈信号，并给出两者之间的偏差。
放大环节：对微弱的偏差信号进行放大和变换，使之具有足够的幅值和功率，以适应执行元件动作的要求。
执行环节：根据放大后的偏差信号产生控制、动作，操作系统的输出量，使之按照输入量的变化规律而变化。
1.3 自动控制系统按照输出变化规律如何分类？按照反馈规律分为哪几类答：按输出变化规律分类：自动调节环节、随动系统、程序控制系统。
按反馈情况分类：开环系统、闭环系统、半闭环系统。
1.4 什么是反馈控制？日常生活种有许多闭环和开环系统，请举例说明。
答：反馈控制是将系统的输出信号通过一定的检测元件变送返回到系统的输入端，并和系统的输入信号进行比较的过程。
举例：开环系统：洗衣机、电烤箱、交通红绿灯和简易数控机床。
闭环系统：数控机床的进给系统。
1.5 分析比较开环系统与闭环系统的特征、优缺点和应用场合的不同之处。
答：开环系统：信号单向传递；系统输出量对输入没有影响的系统。
特征：作用信号单向传递。
优点：简单、调整方便、成本低、不会震荡。
系统总能稳定工作。
缺点：开环控制系统精度不高，抗干扰能力差。
场合：在一些对控制精度要求不高、扰动作用不大的场合。
闭环系统：信号形成闭环回路；系统末端输出量对输入有影响的系统。
机械工程控制理论概要
机械工程控制理论Mechanical Engineering Control Theory一、总学时：40学时（讲课40学时，实验0学时）学分：2学分二、教学目的机械工程控制理论是研究控制论在机械工程中应用的科学，即研究在这一工程领域中广义系统的动力学问题，包括系统本身的动态关系。
本课程内容丰富，理论性、系统性强。
研究生通过本课程的学习，能掌握经典控制理论的基本理论和复域、频域中的基本分析方法，熟悉有关的算法，能从事机械工程中自动控制系统的设计、研究和开发工作。
三、课程内容及学时分配第一章机械工程控制论的基本概念（4学时）1.1机械工程控制论的研究对象与任务1.2机械工程系统中的信息传递、反馈及反馈控制1.3控制系统的分类与基本要求第二章机械工程系统的数学模型（8学时）2.1系统的微分方程2.2传递函数2.3系统的传递函数方框图及其简化第三章系统的时间响应分析（6学时）3.1时间响应的概念3.2一阶系统的时间响应3.3二阶系统的时间响应3.4高阶系统的响应分析第四章系统的频率响应分析（6学时）4.1频率特性概述4.2频率特性的极坐标图（乃奎斯特图）4.3频率特性的对数坐标图（伯德图）4.4最小相位系统的概念4.5闭环频率特征和频率特性特征量第五章系统的稳定性（6学时）5.1系统的稳定性概念5.2劳斯稳定判据5.3乃奎斯特稳定判据5.4系统的相对稳定性第六章系统的性能分析与校正（6学时）6.1系统的时域和频域性能指标6.2串联校正6.3反愦及顺馈校正第七章系统辨识（4学时）7.1单位脉冲响应的估计7.2伯德图与乃奎斯特图的估计四、适用专业机械工程及自动化五、先修课程线性代数、复变函数、积分变换、微分方程、电路、电工学六、教材及主要参考书1、杨叔子、杨克冲等编著，机械工程控制基础，华中理工大学出版社，1993.42、孙亮、杨鹏主编，自动控制原理，北京工业大学出版社，2000 .93、王积伟、吴振顺，控制工程基础，2001 .8。
机械工程控制基础绪论(ppt 45页)
在机电工程问题上，机械、电气、液压和计算机被广泛采用，而且常常 互相渗透、相互配合，这就需要结合机电液系统阐述工程上共同遵循的 基本控制规律，即“机械（电）工程控制基础”。
举例：智能楼宇的控制 可视对讲、室内报警、远程家电控制…….
研究的对象：系统（广义系统） 研究的任务：动力学问题 研究的领域：机械工程领域
1、系统——按一定规律联系在一起的元素的集合。
系统的要素
元素 元素之间的联系
系统与外界的交互作用
外界对系统的作用
系统对外界的作用
输入(激励)、 程中的广义系统：元件、部件、仪器、设备；加工过程、操作设备、测量； 车间、部门、工厂、企业、企业集团、全球制造行业等
自动控制技术应用于现代农业生产 自动灌溉；农产品质量检测等。
自动控制技术应用于其他领域 生物：人口控制，药物动力学
金融：货币控制 家庭：电饭煲，洗衣机，空调，冰箱
例：[钢铁轧制]:存在温度控制、 生铁成分控制、厚度控制等。
道路交通的应用——车牌自动识别
勇气号火星探测器（美国）
机械工程控制论——研究机械工程技术中广义系统的动力学问题
静态模型——反映系统在恒定载荷或缓变载荷作用下或在系统平衡状态下的特 性；
代数公式描述
动态模型——用于研究系统在迅变载荷作用下或在系统不平衡状态下的特性；
微分方程或差分方程来描述
在一定条件下，动态模型可以转换为静态模型。
动态模型是描述系统的动态历程的，机械工程控制论研究的是机械工程技术中广 义系统的动力学问题，所以往往需要采用动态数学模型，即需要建立微分方程或差 分方程来描述系统的动态特性。
机械工程中的现代控制理论与方法研究
机械工程中的现代控制理论与方法研究引言：机械工程作为现代工程领域的重要分支之一，研究的对象是机械系统的设计、制造和运行等方面。
而现代控制理论与方法在机械工程中扮演了至关重要的角色。
本文将探讨现代控制理论与方法在机械工程中的应用研究，以及其对机械工程领域的影响。
一、现代控制理论的发展历程现代控制理论的发展可追溯至20世纪初，从最早的经验控制到后来的经典控制理论，再到今天的现代控制理论，每一次的发展都推动了机械工程的进步。
经典控制理论主要面向线性系统，而现代控制理论则能更好地应对非线性系统的控制问题。
随着计算机技术的快速发展，现代控制理论也得到了更广泛的应用，并演变出了许多高级控制方法。
二、模糊控制理论在机械工程中的应用研究模糊控制理论是现代控制理论中的重要分支，其应用涵盖了各个领域，包括机械工程。
模糊控制理论克服了传统控制理论中需要准确的系统数学模型的限制，使得对复杂系统的控制更加灵活和容易。
在机械工程中，模糊控制理论被广泛应用于机器人控制、汽车自动驾驶、智能制造等领域，为机械系统的运行提供了更高的精度和稳定性。
三、神经网络控制方法在机械工程中的研究进展神经网络控制方法是现代控制理论中的又一重要分支，它模仿了人脑神经网络的结构和功能，可以对非线性系统进行建模和控制。
机械工程中的一些复杂系统往往具有非线性特性，传统控制方法难以解决这些问题。
而神经网络控制方法的出现填补了这一空白，被广泛应用于机械系统的运动控制、质量控制和先进制造等方面，极大地提高了机械工程系统的性能和效率。
四、智能控制方法在机械工程中的发展趋势随着人工智能领域的快速发展，智能控制方法在机械工程中的应用也日益增多。
智能控制方法采用了多种智能技术，如模糊逻辑、神经网络和遗传算法等，使得机械系统能够具备学习、预测和优化等能力。
这为机械工程领域带来了更多的创新和发展机会，同时也对机械工程师的技能提出了更高的要求。
结论：现代控制理论与方法在机械工程中的应用研究为机械系统的设计、制造和运行等方面提供了重要支持。
机械控制工程基础公式
机械控制工程基础公式
机械控制工程涉及的基础公式有很多，涵盖了力学、动力学、控制理论等多个领域。
以下是一些常见的基础公式：
1. 速度公式，v = s/t.
其中，v表示速度，s表示位移，t表示时间。
2. 力的公式，F = ma.
其中，F表示力，m表示物体的质量，a表示加速度。
3. 动能公式，KE = 0.5 m v^2。
其中，KE表示动能，m表示物体的质量，v表示速度。
4. 动量公式，p = m v.
其中，p表示动量，m表示物体的质量，v表示速度。
5. 控制理论中的传递函数公式，G(s) = Y(s) / U(s)。
其中，G(s)表示系统的传递函数，Y(s)表示系统的输出，
U(s)表示系统的输入。
6. PID控制器的输出公式，u(t) = Kp e(t) + Ki ∫e(t)dt + Kd de(t)/dt.
其中，u(t)表示PID控制器的输出，Kp、Ki、Kd分别表示比例、积分和微分系数，e(t)表示误差，t表示时间。
以上只是机械控制工程中的一部分基础公式，实际涉及的公式还有很多，涉及到不同的子领域和具体的应用场景。
希望以上回答能够满足你的需求。
机械工程控制基础15_相似原理
机械工程控制基础15_相似原理相似原理是应用于机械工程控制领域的一种基本原理。
它基于物理学中的相似性概念，通过将原型系统（在现实世界中的实际系统）与模型系统（在模型试验中的实验系统）进行比较，从而实现对真实系统的预测和控制。
相似原理的应用领域非常广泛，包括飞行器设计、船舶建模、桥梁结构设计等。
在这些领域中，相似原理被用来研究和预测系统的性能、稳定性和响应等方面。
相似原理的基本概念是：当两个系统在一些条件下具有相似的几何形状、运动规律和物理特性时，它们的行为也是相似的。
根据相似原理，可以将一个复杂的真实系统进行简化，建立一个相似的实验模型进行试验研究，从而获得更多有关真实系统的信息。
相似原理所涉及的相似性可以分为两种：几何相似和动力相似。
几何相似是指原型系统和模型系统的几何形状和尺寸相似。
例如，一个飞机的模型与原型在尺寸比例上相似，就可以通过模型试验来推测飞机的飞行性能和飞行稳定性。
动力相似是指原型系统和模型系统的运动规律和物理特性相似。
例如，一个工程机械的模型可以通过试验来推测原型机械在施工过程中的受力情况和响应。
相似原理的具体应用方法包括尺寸相似定律、运动相似定律和模型尺寸定律等。
尺寸相似定律是指在几何相似条件下，原型系统和模型系统的带量可以通过尺寸比例进行对应。
例如，一个飞机的模型的线性尺寸（例如翼展、机身长度等）可以通过尺寸比例进行设计。
运动相似定律是指在动力相似条件下，原型系统和模型系统的运动规律可以通过运动比例进行对应。
例如，在飞机的模型试验中，可以通过调整风洞中的流速和模型的速度比例来研究飞机在实际飞行中的空气动力性能。
相似原理的应用对于机械工程控制领域具有重要意义。
它可以为工程师提供一种有效的试验手段，用以预测和控制真实系统的性能和行为。
同时，相似原理也可以为工程设计提供一种可行的设计方案，通过模型试验来验证和改进系统的设计。
总之，相似原理是机械工程控制领域的一种基本原理，它通过将原型系统与模型系统进行比较，实现对真实系统的预测和控制。
机械控制工程原理的应用
机械控制工程原理的应用简介机械控制工程是一门研究机械系统控制原理与方法的学科，应用于现代工程领域。
本文将介绍机械控制工程的基本原理以及其在各个领域的应用。
机械控制工程的基本原理•传感器和执行器：机械控制系统中的传感器起到收集信号的作用，而执行器则将控制信号转化为实际的动作。
•反馈控制：通过不断采集系统状态和输出，利用反馈控制算法对系统进行调节和优化。
•控制器：控制器是机械控制系统中的“大脑”，负责接收传感器信号和给出执行器动作指令。
•控制算法：常见的控制算法有PID控制、模糊控制和自适应控制等，用于实现对机械系统的闭环控制。
机械控制工程在工业自动化中的应用•生产线控制：机械控制工程广泛应用于工业生产线，通过控制系统实现自动化生产，提高生产效率和品质。
•机器人控制：机械控制工程在机器人领域的应用日益增多，可以实现机器人的精确运动控制和自主操作。
•仪器仪表控制：机械控制工程在仪器仪表中的应用可以实现设备的自动测量、调节和控制。
•车辆控制：机械控制工程在汽车、飞机等交通工具中的应用可以实现自动驾驶和飞行控制。
机械控制工程在家居和智能设备中的应用•智能家居控制：机械控制工程为智能家居提供了智能化控制手段，通过控制系统实现家居设备的自动化控制和远程监控。
•智能电器控制：机械控制工程应用于智能电器中，可以实现智能电器的远程控制和智能调节。
•人机交互控制：机械控制工程在虚拟现实、增强现实和人机交互设备中的应用，可以实现人机之间的交互和操作控制。
机械控制工程在医疗和生物工程中的应用•医疗设备控制：机械控制工程应用于医疗设备中，可以实现医疗设备的精确控制和操作。
•生物工程控制：机械控制工程在生物工程领域的应用可以实现生物反应器、药物输送和化验设备的自动控制。
结论机械控制工程原理的应用已经渗透到很多领域，为现代工程带来了更高的效率和精确度。
无论是工业自动化、家居智能化还是医疗生物工程，机械控制工程都扮演着重要的角色，推动着科技的发展。
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飞球升高，使阀门开的小些，蒸汽机会减速。
瓦特发明离心式调速器——蒸汽机的速度调节，被认为是自动控制技术走向大规模应用的一个标志性事件。
瓦特发明的蒸汽机离心式调速器，就属于一种负反馈控制器，随着蒸汽机转速发生变化而偏离给定值时，离心式调速器的平衡锤的位置也随之发生变化，带动蒸汽阀门开度改变，从而使推动蒸汽机旋转的蒸汽流量随之变化，使蒸汽机的转速达到了新的平衡，实现了转速的自动控制。
这属于一种根据偏差实现控制的闭环控制，它是过程控制的主要形式。
瓦特的这项发明开创了自动调节装置的应用和研究。
这项发明的成功表明自动化技术已具雏形。
但是这些发明都是在人们工作检验中产生的，没有形成理论的指导。
直到一百多年后，一些理论逐渐形成。
◆英国. . 发表“论调速器”( )论文(年)。
指出控制系统的品质可用微分方程来描述，系统的稳定性可用特征方程根的位置和形式来研究。
◆年劳斯（，～）和年瑞士数学教授赫尔维茨（）先后找到了系统稳定性的代数
判据，即系统特征方程根具有负实部的充分必要条件。
◆俄国. 博士论文“论运动稳定性的一般问题” (年)
.经典控制理论(世纪年代年代)
美国著名的控制论创始人维纳（，～）系统地总结了前人的成果，年发表了“控制论或关于在动物和机器中控制和通讯的科学”著作，书中论述了控制理论的一般方法，推广了反馈的概念，为控制理论这门学科的产生奠定了基础，标志着控制论学科的诞生。
控制论一词，来自希腊语，愿意为掌舵术，包含了调节、操纵、管理、指挥、监督等多方面的涵义。
后来西方学者将它改为
控制论是多门科学综合的产物也是许多科学家共同合作的结晶。
但是，控制论的诞生和发展是与美国数学诺伯特.维纳的名字联系在一起的。
维纳少年时是一位天才的神童，他岁上大学，学数学，但喜爱物理、无线电、生物和哲学，岁考进哈佛大学研究生院学动物学，后又去学哲学，岁时获得了哈佛大学的数理逻辑博士学位。
年刚刚毕业的维纳又去欧洲向罗素和希尔伯特这些数学大师们学习数学。
正是多种学科在他头脑里的汇合，才结出了控制论这颗综合之果。
维纳在年研究勒贝格积分时，就从统计物理方面萌发了控制论思想。
第二次世界大。