13车辆电控与机电液一体化技术1PPT课件
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车辆电控与机电液一体化技术
车辆电控与机电液一体化技术
（第一部分）测控基础，ECU， CAN，传感器
测控基础
• 1测试系统及其组成
•
图1.1 测试系统的组成
测试系统由以下几部分组成：传感器、信号变换与测量电路、显示与记 录器、数据处理器，以及打印机等外围设备，如图1.1所示。
• 2控制系统及其组成 • 控制理论在机电领域的广泛应用，主要体现在以下几个方面： • 图2.1 恒温箱的自动控制系统 • 1）机械制造过程正向着自动化、最优化相结合的方向，以及机电 一体化方向发展。例如计算机集成制造系统CIMS等。 • 2）为了安全性、并为了降低人们的劳动强度，车辆、船舶、航空 航天器等产品的自动控制及其智能化。
图2.1 恒温箱的自动控制系统
测控基础
• 系统要检测偏差，并用检测到的偏差去纠正偏差，在自动控制系 统中，这一偏差是通过反馈建立起来的。图2.2 为恒温箱温度自动 控制系统职能方块图。图中⊕代表比较元件，箭头代表作用的方 向。给定量也叫控制系统的输入量，被控制量称为系统的输出量。 从图中可以看到反馈控制的基本原理。也可以看到，各职能环节 的作用是单向的，每个环节的输出是受输入控制的。总之，实现 自动控制的装置可各不相同，但反馈控制的原理却是相同的，可 以说，反馈控制是实现自动控制最基本的方法。 • 控制系统主要有开环控制与闭环控制。反馈控制系统的基本组成 如图2.3所示。该图表示了这些元件在系统中的位置和其相互间的 关系。由图可以看出，作为一个典型的反馈控制系统应该包括反 馈元件、给定元件、比较元件(或比较环节 )、放大元件、执行元 件及校正元件等。 • 给定元件：主要用于产生给定信号或输入信号，例如，调速系 统的给定电位计。
测控基础
• 图2.1是一个恒温箱的自动控制系统。其中，恒温箱的温度是由 给定信号电压u1控制的。当外界因素引起箱内温度变化时，作为 测量元件的热电偶，把温度转换成对应的电压信号u2，并反馈回 去与给定信号u1相比较，所得结果即为温度的偏差信号Δ u=u1-u2。 经过电压、功率放大后，用以改变电机的转速和方向，并通过传 动装置拖动调压器动触头。当温度偏高时，动触头向着减小电流 的方向运动，反之加大电流，直到温度达到给定值为止。即只有 在偏差信号Δ u=0时，电机才停转。这样就完成了所要求的控制 任务。而所有这些装置便组成了一个自动控制系统。
（第一部分）测控基础，ECU， CAN，传感器
测控基础
• 1测试系统及其组成
•
图1.1 测试系统的组成
测试系统由以下几部分组成：传感器、信号变换与测量电路、显示与记 录器、数据处理器，以及打印机等外围设备，如图1.1所示。
• 2控制系统及其组成 • 控制理论在机电领域的广泛应用，主要体现在以下几个方面： • 图2.1 恒温箱的自动控制系统 • 1）机械制造过程正向着自动化、最优化相结合的方向，以及机电 一体化方向发展。例如计算机集成制造系统CIMS等。 • 2）为了安全性、并为了降低人们的劳动强度，车辆、船舶、航空 航天器等产品的自动控制及其智能化。
图2.1 恒温箱的自动控制系统
测控基础
• 系统要检测偏差，并用检测到的偏差去纠正偏差，在自动控制系 统中，这一偏差是通过反馈建立起来的。图2.2 为恒温箱温度自动 控制系统职能方块图。图中⊕代表比较元件，箭头代表作用的方 向。给定量也叫控制系统的输入量，被控制量称为系统的输出量。 从图中可以看到反馈控制的基本原理。也可以看到，各职能环节 的作用是单向的，每个环节的输出是受输入控制的。总之，实现 自动控制的装置可各不相同，但反馈控制的原理却是相同的，可 以说，反馈控制是实现自动控制最基本的方法。 • 控制系统主要有开环控制与闭环控制。反馈控制系统的基本组成 如图2.3所示。该图表示了这些元件在系统中的位置和其相互间的 关系。由图可以看出，作为一个典型的反馈控制系统应该包括反 馈元件、给定元件、比较元件(或比较环节 )、放大元件、执行元 件及校正元件等。 • 给定元件：主要用于产生给定信号或输入信号，例如，调速系 统的给定电位计。
测控基础
• 图2.1是一个恒温箱的自动控制系统。其中，恒温箱的温度是由 给定信号电压u1控制的。当外界因素引起箱内温度变化时，作为 测量元件的热电偶，把温度转换成对应的电压信号u2，并反馈回 去与给定信号u1相比较，所得结果即为温度的偏差信号Δ u=u1-u2。 经过电压、功率放大后，用以改变电机的转速和方向，并通过传 动装置拖动调压器动触头。当温度偏高时，动触头向着减小电流 的方向运动，反之加大电流，直到温度达到给定值为止。即只有 在偏差信号Δ u=0时，电机才停转。这样就完成了所要求的控制 任务。而所有这些装置便组成了一个自动控制系统。
汽车电气设备一体化教程-PPT课件
实践人员职业素质
• 什么是职业素质？简单地说，职业素质是 劳动者对社会职业了解与适应能力的一种 综合体现，其主要表现在职业兴趣、职业 能力、职业个性及职业情况等方面。影响 和制约职业素质的因素很多，
主要包括：受教育程度、实践经验、社 会环境、工作经历以及自身的一些基本情 况（如身体状况等）一般说来，劳动者能 否顺利就业并取得成就，在很大程度上取
• 礼仪，则是对礼节、仪式的统称。它是指在人际交往之中，自始至终地以
一定的、约定俗成的程序、方式来表现的律己、敬人的完整行为。
所以我们应该从各个方面都要对自 己负责，以此来提高自身的职业素质。 1.坚持用实习生的态度去努力工作， 做到悔而不倦； 2.一定用真诚的心去面对你的工作， 做到全心投入； 3.要在你的人际和工作中表现诚实， 做到诚信为人； 4.不要打听同学和上级的私人问题， 做到光明磊落； 5.虚心的去请教和多看点职业的书， 做到学无止境；
6.别人好的经验一定要拿来试试看， 做到取之精髓； 7.时刻发现自身的优点、缺过失， 做到知己知彼； 8.加油加油，再加油～！做到信心十 足、勇往直前。
实践人员纪律及安全事项 1、学生上课前，必须穿好工作服，戴好 工作帽,配带好防护用品，由班长负责提前五 分钟进入项目课堂，准备上课。 2、教师讲课时，同学们要专心听讲，认 真作记，不得说话和干其它事情；提问要举 手，经教师允许后，方可起立发问；进出教 学车间应得到教师的许可。 3、教师操作示范时，同学们要认真观察， 不得乱挤和喧哗。 4、学生要按指导教师分配的位置进行练 习，不得窜岗，更不允许私用他人的设备。
特点是科技含量高、实践性强。模块教 学是将理论,生产实践和实验、实习三方面的 有机结合，提高教学质量。 汽车电气设备主要由以下几个部分组成 1、电源系——指发电机调节器和蓄电池等， 属于汽车用于电设备的电源。 2、起动系——主要指起动机及电路，其任 务是起动发电机。 3、点火系——指电感蓄能点火系和电容蓄 能点火系。其功能是产生电火花，点燃气缸 中的可燃混合气。
汽车电控技术完整版课件全套ppt教程(最新)
❖ 1.3.4 脉动衰减器 ❖ 1.3.5 油压调节器
❖ 1.3.6 喷油器
❖ 轴针式喷油器的一端为进油口 ，与分配油管连接；另一端为 喷油口，插入进气支管中，两 端分别用O形密封圈密封。
❖ 喷油器是由喷油器体、衔铁、 针阀、电磁线圈、回位弹簧等 组成。
❖ 喷油器内部有一个电磁线圈， 经线束与电子控制单元连接。
❖ （4）电控柴油喷射系统
❖ （5）自适应巡航控制系统（ACC）
二、汽车电子技术应用的发展趋势
❖ 1．微处理机技术 ❖ 2．传感器技术 ❖ 3．软件新技术应用 ❖ 4．智能汽车及智能交通系统（ITS）的研究及应用 ❖ 5．数据传输载体方面的电子新技术应用 ❖ 6．汽车车载电子网络
第1章 电子控制汽 油喷射系统
❖ 压力转换元件是硅膜片。
❖ 硅膜片一面是真空室，另一面导入进气 压力。在压力作用下硅膜片产生变形， 使扩散在硅膜片上电阻的阻值发生变化 。进气管内压力越高，变形量越大。
❖ 利用惠斯登电桥将硅膜片的电阻变化转 换成电压信号。输出的电压信号很微小 ，经IC放大处理后的电信号，作为进气 压力信号送到ECU，ECU根据此信号和 转速信号，即可计算进气量。
汽车电控技术
绪论
一、现代汽车电子技术应用状况
❖ 2．在底盘上的应用
❖ 1．在发动机上的应用
❖ （1）电控自动变速器（ECT）
❖ （1）电子控制喷装置（EFI） ❖ （2）电子转向助力系统
❖ （2）电控点火系统（ESA） ❖ （3）汽车防滑控制系统
❖ （3）怠速控制系统（ISC） ❖ （4）适时调节的自适应悬挂系统
❖ 一般喷油器每次打开喷油的时间 为2～10ms。时间越长，喷油量 就越大。
（a）电压驱动回路
汽车电控技术完整版课件全套ppt教程(最新)
汽车电控技术
绪论
一、现代汽车电子技术应用状况
❖ 2．在底盘上的应用
❖ 1．在发动机上的应用
❖ （1）电控自动变速器（ECT）
❖ （1）电子控制喷油装置（EFI） ❖ （2）电子转向助力系统
❖ （2）电控点火系统（ESA） ❖ （3）汽车防滑控制系统
❖ （3）怠速控制系统（ISC） ❖ （4）适时调节的自适应悬挂系统
❖ 电控汽油喷射系统的分类与组成 ❖ 电控汽油喷射发动机空气供给系统的组成、结构、工作原理 ❖ 电控汽油喷射发动机燃油供给系统的组成、结构、工作原理 ❖ 电控汽油喷射发动机电子控制系统的组成、结构、工作原理 ❖ 智能型电子节气门的结构、工作原理 ❖ 汽油机缸内直喷系统的结构、工作原理
1.1 概述
❖ 1.1.1 电控汽油喷射系统的分类
❖ 1.1.2 电控汽油喷射系统的组成
❖ 电控汽油喷射系统由3个子系统组成： ❖ 空气供给系统 ❖ 燃油供给系统 ❖ 电子控制系统
❖ 电子控制系统 ❖ 传感器 ❖ 开关信号 ❖ 电子控制单元 ❖ 执行器
1.2 电控汽油喷射的空气供给系统
❖ 1.2.1 空气计量装置
❖ 1．空气流量计（AFS）
❖ （4）电控柴油喷射系统
❖ （5）自适应巡航控制系统（ACC）
二、汽车电子技术应用的发展趋势
❖ 1．微处理机技术 ❖ 2．传感器技术 ❖ 3．软件新技术应用 ❖ 4．智能汽车及智能交通系统（ITS）的研究及应用 ❖ 5．数据传输载体方面的电子新技术应用 ❖ 6．汽车车载电子网络
第1章 电子控制汽 油喷射系统
❖ 电控汽油喷射系统对汽油泵运转控制的基本要求是：只有当 发动机处于运转状态时，汽油泵才运转，若发动机不工作， 即使接通点火开关，汽油泵也不工作。
绪论
一、现代汽车电子技术应用状况
❖ 2．在底盘上的应用
❖ 1．在发动机上的应用
❖ （1）电控自动变速器（ECT）
❖ （1）电子控制喷油装置（EFI） ❖ （2）电子转向助力系统
❖ （2）电控点火系统（ESA） ❖ （3）汽车防滑控制系统
❖ （3）怠速控制系统（ISC） ❖ （4）适时调节的自适应悬挂系统
❖ 电控汽油喷射系统的分类与组成 ❖ 电控汽油喷射发动机空气供给系统的组成、结构、工作原理 ❖ 电控汽油喷射发动机燃油供给系统的组成、结构、工作原理 ❖ 电控汽油喷射发动机电子控制系统的组成、结构、工作原理 ❖ 智能型电子节气门的结构、工作原理 ❖ 汽油机缸内直喷系统的结构、工作原理
1.1 概述
❖ 1.1.1 电控汽油喷射系统的分类
❖ 1.1.2 电控汽油喷射系统的组成
❖ 电控汽油喷射系统由3个子系统组成： ❖ 空气供给系统 ❖ 燃油供给系统 ❖ 电子控制系统
❖ 电子控制系统 ❖ 传感器 ❖ 开关信号 ❖ 电子控制单元 ❖ 执行器
1.2 电控汽油喷射的空气供给系统
❖ 1.2.1 空气计量装置
❖ 1．空气流量计（AFS）
❖ （4）电控柴油喷射系统
❖ （5）自适应巡航控制系统（ACC）
二、汽车电子技术应用的发展趋势
❖ 1．微处理机技术 ❖ 2．传感器技术 ❖ 3．软件新技术应用 ❖ 4．智能汽车及智能交通系统（ITS）的研究及应用 ❖ 5．数据传输载体方面的电子新技术应用 ❖ 6．汽车车载电子网络
第1章 电子控制汽 油喷射系统
❖ 电控汽油喷射系统对汽油泵运转控制的基本要求是：只有当 发动机处于运转状态时，汽油泵才运转，若发动机不工作， 即使接通点火开关，汽油泵也不工作。
汽车电器与电子控制系统PPT课件
(1)前照灯 俗称大灯，有两灯式和四灯式两 种，分别装在车头两侧，用于低能见 度行车时的道路照明和发出超车、会 车信号，功率一般为40～60 W。
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(2)雾灯
前照灯
有前雾灯和后雾灯两种。
前雾灯用于雨天和雾天道路照
明，保证行车安全。为保证雾
天行驶的汽车向前、后方车辆
或行人提供本车位置信息，交
第9页/共99页
(5)仪表照明灯
装在汽车仪表板和操作面板上，数量较多，且结构形式 多样，用于夜间照亮汽车仪表和工作面板，便于驾驶员获取 行车信息和进行正确操作。
第10页/共99页
此外，汽车常见的照明还有门灯、梳妆灯、行 李箱灯、阅读灯、踏步灯等。
门灯
第11页/共99页
梳妆灯
二、信号灯系统的种类和用途
第30页/共99页
四、前照灯的控制电路 桑塔纳轿车的前照灯控制电路如图所示。从图中可看出：前照灯23由 点火开关3和车灯开关4共同控制。通过变光开关2进行远光、近光的变换。 此外，远光灯还可以由超车开关2控制，夜间行车时作超车信号用。 雾灯开关电路中连接了雾灯继电器8。使用雾灯时，点火开关必须接通 (1挡)，使中间继电器5导通。同时，车灯开关4接通(1或2挡)使雾灯继电器 8导通，此时，可以通过雾灯开关19控制雾灯的通断。图中，雾灯开关置于 1挡则前雾灯亮；置于2挡则前、后雾灯和雾灯指示灯同时点亮。
配光镜用玻璃压制而成，其上由很多特殊的棱镜和透镜构成， 外形一般为圆形或方形(如图)。作用是将反射镜反射的平行光束 折射，使车前附近的路面都有良好而均匀的照明。近年来，已开 始使用塑料配光镜，这种配光镜不仅质量好，而且耐冲击性能也 强。
前照灯灯泡有充气灯泡、卤钨灯泡和新型高压放电氖灯等几 种类型。其中，新型高压放电氖灯(由弧光灯组件、电子控制器和 升压器三大部件组成)亮度最高，其亮度是目前卤素灯泡的3倍左 右，寿命可达卤素气体灯泡的5倍，克服了传统卤钨灯的缺陷。几 万伏的高压使得其亮度大大增强，完全满足了现代汽车夜间高速 行驶的需要。
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(2)雾灯
前照灯
有前雾灯和后雾灯两种。
前雾灯用于雨天和雾天道路照
明，保证行车安全。为保证雾
天行驶的汽车向前、后方车辆
或行人提供本车位置信息，交
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(5)仪表照明灯
装在汽车仪表板和操作面板上，数量较多，且结构形式 多样，用于夜间照亮汽车仪表和工作面板，便于驾驶员获取 行车信息和进行正确操作。
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此外，汽车常见的照明还有门灯、梳妆灯、行 李箱灯、阅读灯、踏步灯等。
门灯
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梳妆灯
二、信号灯系统的种类和用途
第30页/共99页
四、前照灯的控制电路 桑塔纳轿车的前照灯控制电路如图所示。从图中可看出：前照灯23由 点火开关3和车灯开关4共同控制。通过变光开关2进行远光、近光的变换。 此外，远光灯还可以由超车开关2控制，夜间行车时作超车信号用。 雾灯开关电路中连接了雾灯继电器8。使用雾灯时，点火开关必须接通 (1挡)，使中间继电器5导通。同时，车灯开关4接通(1或2挡)使雾灯继电器 8导通，此时，可以通过雾灯开关19控制雾灯的通断。图中，雾灯开关置于 1挡则前雾灯亮；置于2挡则前、后雾灯和雾灯指示灯同时点亮。
配光镜用玻璃压制而成，其上由很多特殊的棱镜和透镜构成， 外形一般为圆形或方形(如图)。作用是将反射镜反射的平行光束 折射，使车前附近的路面都有良好而均匀的照明。近年来，已开 始使用塑料配光镜，这种配光镜不仅质量好，而且耐冲击性能也 强。
前照灯灯泡有充气灯泡、卤钨灯泡和新型高压放电氖灯等几 种类型。其中，新型高压放电氖灯(由弧光灯组件、电子控制器和 升压器三大部件组成)亮度最高，其亮度是目前卤素灯泡的3倍左 右，寿命可达卤素气体灯泡的5倍，克服了传统卤钨灯的缺陷。几 万伏的高压使得其亮度大大增强，完全满足了现代汽车夜间高速 行驶的需要。
自动变速器液控、电控液压控制系统 ppt课件
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2、电控系统的组成
电控系统包括传感器、ECU和执行元件。
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1）ECU的作用 用来接收、存储、处理和发送信息。
2）传感器的作用 检测对变速器产生影响的汽车、发动机在不同工况下的
各种信息，并将得到的信息转换为计算机能接受的电信号 ，为计算机工作提供可靠、真实的信息。 3）执行元件的作用 接受计算机输出的指令，完成设定的任务。 将电控形式的指令 转变为控制目标的物理运动。常用执行元件有电磁阀和步进电机。
数计算转速。 1号传感器有四块磁铁，随里程表软轴驱动。
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3) 光电式车速传感器
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2、输入轴转速传感器
用于提供输入轴 转速传。
用于精确控制换 档过程；
ECU将此信号和 发动机转速信号对 比，用于油路压力 控制和锁止离合器 的优化控制。
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3、空档起动开关
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9、节气门位置传感器
向电控系提供节气门开度信号，用于换档控制、锁止离合器 、强制降档及油压等的控制。
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节气门位置传感器的信号电压为线性变化，否则将无法用于 变速器控制。
Vc为5V,VTA是信号输出端，电压0-5V，IDLE在怠速触电闭合 时为0V,其他时间为12V。
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（二）传感器
为将系统的各种物理量转化为电量，输入转化电路，产 生能为微处理器识别的数字信号。
这些物理量包括：转速、加速度、压力、位置、温度及 各种开关等。
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工程机械电液控制技术ppt课件
在这一时期，微电子技术得到较大的发展，特别是出 现了世界上第一台电子多用途计算机“ENIAC”；
第二次世界大战后，西方国家开始了将机械技术与微 电子技术相结合武器系统（火炮和雷达的伺服系统、导弹 和卫星的导航系统）研究，这些机电结合的军用技术，为 机电一体化技术出现打下了坚实的基础。
.
9
1.1 机电一体化技术
.
3
1.1 机电一体化技术
(1) 定义 通过定义，需要强调以下几点： a.并非机械与电子的简单叠加，是有着自身体系
的新学科； b.各种技术相互融合，相互渗透，是新一代的生
产技术； c.随着机电一体化技术的发展，各种新兴技术不
断融入其中。
.
4
1.1 机电一体化技术
(1) 定义 机电一体化意义：
将机械技术与电子技术（信息技术）融合
得到比较广泛的承认，标志着机电一体化技术作 为一门新兴学科正式确立；
在这一时期，计算机技术（intel 4004, IBMPC等)、控制技术（智能控制技术等）、通信技术 （网络，工业总线等）等的长足发展，为机电一 体化的发展奠定了技术基础。
.
13
1.1 机电一体化技术
(2) 产生与发展 20世纪90年代至今为第三阶段，是机电一体
(3) 应用领域 a.机械制造的工艺设备
数控机床
具有程序控制系统
能有逻辑地处理加工程序
.
15
1.1 机电一体化技术
(3) 应用领域 a.机械制造的工艺设备 装配机器人
自动执行工作
可接受人类指挥 可运动预设程序
.
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1.1 机电一体化技术
(3) 应用领域 b.交通运输设备 汽车
电子燃油喷射系统（EFI）
第二次世界大战后，西方国家开始了将机械技术与微 电子技术相结合武器系统（火炮和雷达的伺服系统、导弹 和卫星的导航系统）研究，这些机电结合的军用技术，为 机电一体化技术出现打下了坚实的基础。
.
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1.1 机电一体化技术
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1.1 机电一体化技术
(1) 定义 通过定义，需要强调以下几点： a.并非机械与电子的简单叠加，是有着自身体系
的新学科； b.各种技术相互融合，相互渗透，是新一代的生
产技术； c.随着机电一体化技术的发展，各种新兴技术不
断融入其中。
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1.1 机电一体化技术
(1) 定义 机电一体化意义：
将机械技术与电子技术（信息技术）融合
得到比较广泛的承认，标志着机电一体化技术作 为一门新兴学科正式确立；
在这一时期，计算机技术（intel 4004, IBMPC等)、控制技术（智能控制技术等）、通信技术 （网络，工业总线等）等的长足发展，为机电一 体化的发展奠定了技术基础。
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1.1 机电一体化技术
(2) 产生与发展 20世纪90年代至今为第三阶段，是机电一体
(3) 应用领域 a.机械制造的工艺设备
数控机床
具有程序控制系统
能有逻辑地处理加工程序
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1.1 机电一体化技术
(3) 应用领域 a.机械制造的工艺设备 装配机器人
自动执行工作
可接受人类指挥 可运动预设程序
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1.1 机电一体化技术
(3) 应用领域 b.交通运输设备 汽车
电子燃油喷射系统（EFI）
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车辆电控与机电液一体化技 术
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
67
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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• 校正元件：用以稳定控制系统，提高性能。有反馈校正和串联校 正两种形式。
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测控概述
• 大系统理论和智能控制理论 • 20世纪70年代以来控制理论的新发展。 • 所谓大系统，就是规模十分庞大的信息与控制系统，
如大型交通运输系统、大型电力网、大型通信网、大 型空间控测系统等，它们大都包括若干子系统，并与 有控制能力的电子计算机相结合，采用多级递阶控制， 以实现多指标综合最优化。 • 智能控制系统则是与人工智能相结合的信息与控制系 统，例如模糊控制、人工神经网络等。 • 20世纪90年代末以来，不少研究者提出充分利用现在 的一切技术，同时从时间域和频域两种方法来设计控 制系统，即择优控制(elective control)。
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测控概述
• 2.2 控制理论在机电领域的广泛应用，主要体 现在以下几个方面：
• 1）机械制造过程正向着自动化、最优化相结 合的方向，以及机电一体化方向发展。例如计 算机集成制造系统CIMS等。
• 2）为了安全性、并为了降低人们的劳动强度， 车辆、船舶、航空航天器等产品的自动控制及 其智能化。
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测控概述
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图1.4 典型的反馈控制系统方块图
测控概述
• 放大元件：对偏差信号进行信号放大和功率放大的元件。例如伺 服功率放大器、电液伺服阀等。
• 执行元件：直接制系统所要操纵的对象。它的输出量即为系统的被 调量(或被控制量)，例如机床、工作台等。
• 2 周云山，于秀敏.汽车电控系统理论与设计. 北京：北京理工大学出版社，1999年
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测控概述
• 1测试系统及其组成
图1.1 测试系统的组成
• 测试系统由以下几部分组成：传感器、信号变换与测 量电路、显示与记录器、数据处理器，以及打印机等 外围设备，如图1.1所示。
• 2控制系统及其组成
• 2.1 控制理论的发展阶段
• 4）制造和加工过程的动态研究。因为高速切削、强力切削、高速 空程等正在日益广泛地应用，同时，加工精度越来越高，0.01μm 乃至0.001μm精度相继出现，这就要求把加工过程如实地作为动 态系统加以研究，包括计算机仿真及优化。
• 5）在产品设计方面，充分考虑产品与设备的动态特性，然后建立 它们的数学模型，进行优化设计。包括计算机辅助设计和试验的 研究。
图1.2 恒温箱的自动控制系统 9
测控概述
• 系统要检测偏差，并用检测到的偏差去纠正偏差，在自动控制系 统中，这一偏差是通过反馈建立起来的。图1.3 为恒温箱温度自动 控制系统职能方块图。图中⊕代表比较元件，箭头代表作用的方 向。给定量也叫控制系统的输入量，被控制量称为系统的输出量。 从图中可以看到反馈控制的基本原理。也可以看到，各职能环节 的作用是单向的，每个环节的输出是受输入控制的。总之，实现 自动控制的装置可各不相同，但反馈控制的原理却是相同的，可 以说，反馈控制是实现自动控制最基本的方法。
• 6）在动态过程或参数测试方面，正在以控制理论作为基础，向着 动态测试方向发展。动态精度、动态位移、振动、噪声、动态力 与动态温度等的测量，从基本概念，测试手段到测试数据的处理 方法无不同控制理论息息相关。
• 总之，控制理论，微处理机技术同机电一体化的结合，同机械制 造技术的结合，将促使这一领域中的试验、研究、设计、制造、 管理等各个方面发生巨大的变化。
车辆电控与机电液一体化技术
（第一部分）测控概述，状态空间 法基础，线性系统的可控性与可观
测性
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主要参考书
• 1 张孝祖 主编.车辆控制理论基础及应用.北京： 化学工业出版社，2007年
• 控制系统主要有开环控制与闭环控制。反馈控制系统的基本组成 如图1.4所示。该图表示了这些元件在系统中的位置和其相互间的 关系。由图可以看出，作为一个典型的反馈控制系统应该包括反 馈元件、给定元件、比较元件(或比较环节)、放大元件、执行元 件及校正元件等。
• 给定元件：主要用于产生给定信号或输入信号，例如，调速系 统的给定电位计。
• 经典控制理论阶段
• 建立在奈奎斯特的频率响应法及伊万斯的根轨迹法基 础上的理论目前统称为经典控制理论。
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测控概述
• 现代控制理论 • 在现代数学和数字计算机的基础上，于1960年
前后开始形成现代控制理论，它的主要标志是 贝尔曼等人提出的状态空间法(state space methods)、庞特里亚金极大值原理(pontryagn’s maximum princp1e)、贝尔曼动态规划法 (bellman’s dynamic programming methods)、卡 尔曼的可控性可观测性理论 (controllability and observability)及最佳滤波理论(optimal filtering theory)。
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测控概述
• 图1.2是一个恒温箱的自动控制系统。其中，恒温箱的温度是由 给 测 去 经定量与过信元给电号件定压信电的、号压热功uu电率11相控偶放比制，大较的把 后，。温 ，所当度用得外转以结界换改果因成变即素对电为引应机温起的的度箱电转的内压速偏温信和差度号方信变向u2号化，，Δ时并并u，反通=作馈u过1-为回传u2。 动装置拖动调压器动触头。当温度偏高时，动触头向着减小电流 的方向运动，反之加大电流，直到温度达到给定值为止。即只有 在偏差信号Δu=0时，电机才停转。这样就完成了所要求的控制 任务。而所有这些装置便组成了一个自动控制系统。
图1.3 恒温箱温度自动控
制系统职能方块图
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测控概述
• 反馈元件：它量测被调量或输出量，产生主反馈信号，该信 号与输出量存在确定的函数关系(通常为比例关系)。例如，调 速系统的测速发电机。
• 比较元件：用来比较输入信号和反馈信号之间的偏差。可以 是一个差接的电路，它往往不是一个专门的物理元件，有时 也叫比较环节。而自整角机，旋转变压器、机械式差动装置 却是物理的比较元件。
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测控概述
• 大系统理论和智能控制理论 • 20世纪70年代以来控制理论的新发展。 • 所谓大系统，就是规模十分庞大的信息与控制系统，
如大型交通运输系统、大型电力网、大型通信网、大 型空间控测系统等，它们大都包括若干子系统，并与 有控制能力的电子计算机相结合，采用多级递阶控制， 以实现多指标综合最优化。 • 智能控制系统则是与人工智能相结合的信息与控制系 统，例如模糊控制、人工神经网络等。 • 20世纪90年代末以来，不少研究者提出充分利用现在 的一切技术，同时从时间域和频域两种方法来设计控 制系统，即择优控制(elective control)。
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测控概述
• 2.2 控制理论在机电领域的广泛应用，主要体 现在以下几个方面：
• 1）机械制造过程正向着自动化、最优化相结 合的方向，以及机电一体化方向发展。例如计 算机集成制造系统CIMS等。
• 2）为了安全性、并为了降低人们的劳动强度， 车辆、船舶、航空航天器等产品的自动控制及 其智能化。
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测控概述
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图1.4 典型的反馈控制系统方块图
测控概述
• 放大元件：对偏差信号进行信号放大和功率放大的元件。例如伺 服功率放大器、电液伺服阀等。
• 执行元件：直接制系统所要操纵的对象。它的输出量即为系统的被 调量(或被控制量)，例如机床、工作台等。
• 2 周云山，于秀敏.汽车电控系统理论与设计. 北京：北京理工大学出版社，1999年
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测控概述
• 1测试系统及其组成
图1.1 测试系统的组成
• 测试系统由以下几部分组成：传感器、信号变换与测 量电路、显示与记录器、数据处理器，以及打印机等 外围设备，如图1.1所示。
• 2控制系统及其组成
• 2.1 控制理论的发展阶段
• 4）制造和加工过程的动态研究。因为高速切削、强力切削、高速 空程等正在日益广泛地应用，同时，加工精度越来越高，0.01μm 乃至0.001μm精度相继出现，这就要求把加工过程如实地作为动 态系统加以研究，包括计算机仿真及优化。
• 5）在产品设计方面，充分考虑产品与设备的动态特性，然后建立 它们的数学模型，进行优化设计。包括计算机辅助设计和试验的 研究。
图1.2 恒温箱的自动控制系统 9
测控概述
• 系统要检测偏差，并用检测到的偏差去纠正偏差，在自动控制系 统中，这一偏差是通过反馈建立起来的。图1.3 为恒温箱温度自动 控制系统职能方块图。图中⊕代表比较元件，箭头代表作用的方 向。给定量也叫控制系统的输入量，被控制量称为系统的输出量。 从图中可以看到反馈控制的基本原理。也可以看到，各职能环节 的作用是单向的，每个环节的输出是受输入控制的。总之，实现 自动控制的装置可各不相同，但反馈控制的原理却是相同的，可 以说，反馈控制是实现自动控制最基本的方法。
• 6）在动态过程或参数测试方面，正在以控制理论作为基础，向着 动态测试方向发展。动态精度、动态位移、振动、噪声、动态力 与动态温度等的测量，从基本概念，测试手段到测试数据的处理 方法无不同控制理论息息相关。
• 总之，控制理论，微处理机技术同机电一体化的结合，同机械制 造技术的结合，将促使这一领域中的试验、研究、设计、制造、 管理等各个方面发生巨大的变化。
车辆电控与机电液一体化技术
（第一部分）测控概述，状态空间 法基础，线性系统的可控性与可观
测性
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主要参考书
• 1 张孝祖 主编.车辆控制理论基础及应用.北京： 化学工业出版社，2007年
• 控制系统主要有开环控制与闭环控制。反馈控制系统的基本组成 如图1.4所示。该图表示了这些元件在系统中的位置和其相互间的 关系。由图可以看出，作为一个典型的反馈控制系统应该包括反 馈元件、给定元件、比较元件(或比较环节)、放大元件、执行元 件及校正元件等。
• 给定元件：主要用于产生给定信号或输入信号，例如，调速系 统的给定电位计。
• 经典控制理论阶段
• 建立在奈奎斯特的频率响应法及伊万斯的根轨迹法基 础上的理论目前统称为经典控制理论。
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测控概述
• 现代控制理论 • 在现代数学和数字计算机的基础上，于1960年
前后开始形成现代控制理论，它的主要标志是 贝尔曼等人提出的状态空间法(state space methods)、庞特里亚金极大值原理(pontryagn’s maximum princp1e)、贝尔曼动态规划法 (bellman’s dynamic programming methods)、卡 尔曼的可控性可观测性理论 (controllability and observability)及最佳滤波理论(optimal filtering theory)。
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测控概述
• 图1.2是一个恒温箱的自动控制系统。其中，恒温箱的温度是由 给 测 去 经定量与过信元给电号件定压信电的、号压热功uu电率11相控偶放比制，大较的把 后，。温 ，所当度用得外转以结界换改果因成变即素对电为引应机温起的的度箱电转的内压速偏温信和差度号方信变向u2号化，，Δ时并并u，反通=作馈u过1-为回传u2。 动装置拖动调压器动触头。当温度偏高时，动触头向着减小电流 的方向运动，反之加大电流，直到温度达到给定值为止。即只有 在偏差信号Δu=0时，电机才停转。这样就完成了所要求的控制 任务。而所有这些装置便组成了一个自动控制系统。
图1.3 恒温箱温度自动控
制系统职能方块图
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测控概述
• 反馈元件：它量测被调量或输出量，产生主反馈信号，该信 号与输出量存在确定的函数关系(通常为比例关系)。例如，调 速系统的测速发电机。
• 比较元件：用来比较输入信号和反馈信号之间的偏差。可以 是一个差接的电路，它往往不是一个专门的物理元件，有时 也叫比较环节。而自整角机，旋转变压器、机械式差动装置 却是物理的比较元件。