机械运动控制基础
机械专业基础知识汇总总结
机械电子技术正在向网络化方向发展，如物联网、工业 互联网等。
03 绿色化
机械电子技术正在向绿色化方向发展，如节能环保、绿 色制造等。
08
机械专业基础知识 应用案例
机械专业基础知识在机械制造中的应用案例
设计应用
利用机械原理设计新型机械 装置，提高生产效率。
制造应用
运用材料力学知识优化材料 选择，提升产品质量。
机械控制系统的组成
机械控制系统通常包括传感器、控制器、执行器 和反馈装置等部分。
机械控制系统的分类
机械控制系统可以根据控制方式、控制目标和控 制对象等进行分类，如开环控制、闭环控制、比 例控制等。
机械控制中的传感器和执行器
01
02
03
传感器
传感器是机械控制系统的重要组 成部分，用于检测和测量各种物 理量，如温度、压力、速度等。
机械专业基础知识的重要性
01
02
基础理论
机械专业基础知识是机械工程领域的基础， 是理解和掌握更高级知识的前提。
实践应用
机械专业基础知识在实际工作中具有广泛 的应用，是解决实际问题的基础。
03
职业发展
掌握机械专业基础知识是机械工程师职业 发展的重要基础，有助于提升职业竞争力。
机械专业基础知识涵盖范围
20XX
机械专业基础知 识汇总总结
作者：XXX
目录
CONTENTS
01 机械专业基础知识概述 02 力学基础知识 03 材料力学基础知识 04 机械设计基础知识 05 机械制造基础知识 06 机械控制基础知识
目录
CONTENTS
07 机械电子基础知识 08 机械专业基础知识应用案例
01
控制工程基础习题课
按输出量的变化规律：
恒值控制系统（自动调节系统）： 系统的输出为恒定值。如恒温箱、液面控制等 此类系统同时也是闭环系统 程序控制系统： 系统的输出按规定程序变化。如数控加工系统 此类系统同时也是闭环系统
随动系统：
系统的输出相应于输入按任意规律变化。如炮瞄雷达系统 此类系统可以是开环系统，也可以是闭环系统
脉冲信号
等速和等加速信号
自动控制系统方框图的绘制步骤
• 分析控制系统的工作原理，找出被控对象； • 分清系统的输入量、输出量； • 按照控制系统各环节的定义，找出相应的 各个环节； • 按信息流动方向将各个环节用原件方框和 连线连接起来。
试说明如题图 (a)所示液面自动控 制系统的工作原理。若将系统的结 构改为如题图 (b)所示，将对系统 工作有何影响？
线性化的定义：
将一些非线性方程在一定的工作范围内用近似的线性方程来 代替，使之成为线性定常微分方程
2.2 系统的传递函数
传递函数：复数域中描述系统特性的数学模型
2.2 系统的传递函数
传递函数：复数域中描述系统特性的数学模型
E.g. 3 机械系统传递函数的建立：求图式所示系统的传递函数
1 确定系统的输入和输出：输入为f，输出为y。
1.4 自动控制系统的研究方法
基本问题：建立数学模型 、系统性能分析、控制器设计
分析： 在给定系统的条件下，将物理系统抽象成数学模型， 然后用已经成熟的数学方法和先进的计算工具来定性或 定量地对系统进行动、静态的性能分析。 综合： 在已知被控对象和给定性能指标的前提下，寻求控 制规律，建立一个能使被控对象满足性能要求的系统。 典型控制信号： 正弦信号 阶跃信号
1.2 反馈控制系统及其组成
闭环控制系统的组成：给定环节、测量环节、比较环节、放大及运算环 节、执行环节 给定环节：
运动控制名词解释
运动控制名词解释
运动控制：
运动控制是指通过运动学模型、机械控制系统、控制算法和现有系统的综合应用，以实现对各种机器人运动状态的有效控制。
它是联合机械系统运动过程中的重要部分，是机械综合技术的核心技术。
它利用电子控制和机械控制技术，实现机器人按照预定的路径和速度运行，达到其预定的目标。
机械控制：
机械控制是一种利用分动、比例、积分和微分等基本机械控制原理，对机械结构的动力学特性和传动性能进行精确控制的控制手段。
机械控制利用控制系统把机器人系统的电源转换为机器人可操作的
控制输出，并以此调节机器人的活动，使机器人按照预定的路径、位置和速度运行，达到预定的目标。
运动学模型：
运动学模型又称运动学描述，是描述某种机械系统所有运动参数的数学模型，是机械运动分析和控制的基础。
它可以解决运动学问题和控制系统问题，以及用于优化机器人的运动参数设计、路径规划和运动控制的研究。
控制算法：
控制算法是指将运动学模型和机械控制系统的特性抽象化成一
系列数学函数，并结合实际机械系统的要求，经过分析和计算得到的控制策略，用来控制机器人的运动和运行的程序或算法。
它以机械结
构特性为基础，以机械模型为框架，以控制算法为核心，将机械系统中各部件结合在一起，实现机械运动的分析、设计和控制。
运动控制技术高职教材
运动控制技术是高职教材中的一门重要课程，它涉及到机械、电子、计算机等多个领域的知识。
通过学习运动控制技术，学生可以掌握如何对各种机械运动进行精确控制，从而实现自动化生产。
随着工业自动化的不断发展，运动控制技术在生产和制造领域的应用越来越广泛。
从数控机床、机器人到自动化生产线，运动控制技术都是实现高效、精准和智能化的关键。
因此，对于高职学生来说，学习运动控制技术是十分必要的。
在高职教材中，运动控制技术课程通常包括以下几个方面的内容：
1. 运动控制基础知识：介绍运动控制的基本概念、原理和应用领域。
2. 运动控制器：介绍运动控制器的基本原理、组成和分类，以及如何选择合适的运动控制器。
3. 运动控制算法：介绍各种常用的运动控制算法，如PID控制、模糊控制等，以及如何选择和应用这些算法。
4. 电机及其控制：介绍各种电机的工作原理、性能特点和控制系统，以及如何选择合适的电机和控制系统。
5. 系统集成与优化：介绍如何将各个部分集成在一起，实现整个系统的协调运行，并进行优化和改进。
通过学习这门课程，学生可以了解和掌握运动控制技术的核心知识和技能，为未来的职业发展打下坚实的基础。
同时，这门课程还可以帮助学生提高自身的综合素质和创新能力，培养出更多适应社会发展需要的高素质技能人才。
机械工程控制基础-----填空简答题知识点
1、反馈：输出信号被测量环节引回到输入端参与控制的作用。
2、开环控制系统与闭环控制系统的根本区别：有无反馈。
3、线性及非线性系统的定义及根本区别：当系统的数学模型能用线性微分方程描述时，该系统的称为线性系统。
非线性系统：一个系统，如果其输出不与其输入成正比，则它是非线性的。
根本区别：线性系统遵从叠加原理，而非线性系统不然。
4、传递函数的定义及特点：零初始条件下，系统输出量的拉斯变换与输入量的拉斯变换的比值。
用G〔s〕表示。
特点：1〕、传递函数是否有量纲取决于输入与输出的性质，同性质无量纲。
2〕、传递函数分母中S的阶数必n不小于分子中的S的阶数m，既n=>m ,因为系统具有惯性。
3〕、假设输入已给定，则系统的输出完全取决于其传递函数。
4〕、物理量性质不同的系统，环节和元件可以具有相同类型的传递函数。
5〕、传递函数的分母与分子分别反映系统本身与外界无关的固有特性和系统同外界的关系。
5、开环函数的定义：前向通道传递函数G〔s〕与反馈回路传递函数H(s)之积。
6、时间响应的定义和组成：系统在激励信号作用下，输出随时间的变化关系。
按振动来源分为：零状态响应和零输入响应。
按振动性质：自由响应和强迫响应。
7、瞬态性能指标以及反映系统什么特性：性能指标：上升时间tr、峰值时间tp、最大超调量Mp、调整时间ts、振荡次数N。
这些性能指标主要反映系统对输入的响应的快速性。
8、稳态误差的定义及计算公式：系统进入稳态后的误差。
稳态误差反映稳态响应偏离系统希望值的程度。
衡量控制精度的程度。
稳态误差不仅取决于系统自身结构参数，而且与输入信号有关。
系统误差：输入信号与反馈信号之差。
9、减少输入引起稳态误差的措施：增大干扰作用点之前的回路的放大倍数K1，以及增加这一段回路中积分环节的数目。
10、频率响应的概念：线性定常系统对谐波输入的稳态响应称为频率响应。
11、频率特性的组成：幅频特性和相频特性。
12、稳定性的概念：系统在扰动作用下，输出偏离原平衡状态，待扰动消除后，系统能回到原平衡状态〔无静差系统〕或到达新的平衡状态〔有静差系统〕。
机械工程控制基础教学大纲
机械工程控制基础教学大纲(实用版)编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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机械工程控制基础复习
机械工程控制基础复习引言机械工程控制是机械工程学科中的核心内容之一，它涉及到机械系统的运动学、动力学以及对机械系统的控制。
掌握机械工程控制的基础知识对于机械工程师来说非常重要，因此本文将对机械工程控制的基础知识进行复习和总结。
机械系统的运动学机械系统的运动学研究的是机械系统的运动过程，其中包括位置、速度和加速度等参数的描述与计算。
机械系统的运动学一般分为直线运动和旋转运动两种。
直线运动对于直线运动，我们主要关注以下几个概念：•位移：表示物体从初始位置到某一位置的变化量，通常用符号Δs表示。
•速度：表示单位时间内位移的变化量，通常用符号v表示。
•加速度：表示单位时间内速度的变化量，通常用符号a表示。
直线运动中，位移与速度、加速度之间的关系可以用如下公式表示：Δs = v * Δtv = a * Δt其中，Δt表示时间的变化量。
旋转运动对于旋转运动，我们主要关注以下几个概念：•角位移：表示物体从初始角度到某一角度的变化量，通常用符号Δθ表示。
•角速度：表示单位时间内角位移的变化量，通常用符号ω表示。
•角加速度：表示单位时间内角速度的变化量，通常用符号α表示。
旋转运动中，角位移与角速度、角加速度之间的关系可以用如下公式表示：Δθ = ω * Δtω = α * Δt机械系统的动力学机械系统的动力学研究的是机械系统的运动过程中的力学关系。
机械系统的动力学一般分为直线运动的动力学和旋转运动的动力学两种。
直线运动的动力学对于直线运动，我们常用的动力学公式有：•牛顿第二定律：F = m * a其中，F表示物体所受的合力，m表示物体的质量，a表示物体的加速度。
•质量与惯性力：F = m * g其中，g表示重力加速度。
旋转运动的动力学对于旋转运动，我们常用的动力学公式有：•牛顿第二定律：τ = I * α其中，τ表示物体所受的合力矩，I表示物体的转动惯量，α表示物体的角加速度。
机械系统的控制机械系统的控制是指通过对机械系统施加适当的力或力矩，使得机械系统按照预定的要求进行运动。
机械工程控制基础 华中科大第7版 第1章绪论
思维、学习、工作
机械工程中的广义系统: 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
第一章 绪论
1.1 机械工程控制论的研究对象与任务
非控制系统
系统
人工控制系统
控制系统 自动控制系统
非控制系统——仅具有由人工开、关两种状态的系统
如：搅拌机 教室里的照明系统
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。
第一章 绪论
1.3 反馈
1.3 反馈
反馈是机械工程控制论中一个最基本、最重要的概念
例1-1 弹簧-质量-阻尼单自由度系统
系统（a）
系统（b）
m-c-k单自由度系统
同一系统，不同的输入
第一章 绪论
1.1 机械工程控制论的研究对象与任务
动力学方程：
(令a)解p=：d/dft(（t) 微k分y(t算) 子cy）(t) my(t)
系整统理(得a) ：(mmpy2(+t)cpc+y(kt))y(tk)=y(ft()t) f (t)
输入——激励（外界对系统的作用，如载荷等） 输出——响应（系统对外界的作用，如变形、位移）
第一章 绪论
1.2 系统及其模型
激 控制输入——人为地、有意识地加上去； 励 扰动——偶然因素产生而一般无法完全人为
控制的（干扰）；
三、数学模型 模型的定义——研究系统、认识系统、描述系统与分
析系统的一种工具。 模型的种类——实物模型、物理模型和数学模型等。
电机传动系统的动力学建模
电机传动系统的动力学建模电机传动系统是机械运动控制中的关键技术，其中动力学建模是电机传动系统研究和控制的基础。
本文将介绍电机传动系统的动力学建模方法，包括其基本原理、建模过程和建模精度的影响因素等方面，并给出相关案例分析。
1. 电机动力学基本原理电机是一种将电能转化为机械能的装置。
电机的输出机械功率和电动机本身的结构、质量、转速和电气参数等密切相关，所以电机动力学建模就成为电机传动系统控制的基础。
电机的动力学描述可用一组微分方程来表示，这组方程包括电气方程、机械方程和控制方程，其中电气方程描述了电机的输入电压和输出电流之间的关系，机械方程描述了电机输出转矩和输出轴角速度之间的关系，控制方程描述了控制器和电机之间的作用关系。
2. 电机动力学建模过程电机传动系统的动力学建模包括以下几个基本步骤：（1）确定系统结构和参数：根据电机传动系统的实际情况，确定电机、传动装置和负载等组成部分的结构和参数。
（2）建立系统数学模型：根据电机动力学基本原理，建立含电气、机械和控制等方面的微分方程模型。
（3）模型简化和线性化：针对实际应用时需要对模型进行简化和线性化，以便进行系统分析和控制器设计。
（4）模型参数辨识：通过实验或仿真等手段对建立的模型进行参数辨识，以提高模型的精度和逼真度。
（5）模型验证和应用：将建立的模型与实际电机传动系统的工作状态进行比对和验证，并进行控制器设计和优化。
3. 电机动力学建模精度的影响因素电机动力学建模的精度与实际电机传动系统的结构、工作状态和控制策略等因素有关。
一般来说，以下几方面是影响模型精度的重要因素：（1）电机参数的精度：电机参数是建立电机动力学模型的基础，因此电机参数精度的高低对模型精度有重要影响。
（2）传动装置的结构和参数：如果传动装置结构复杂或参数不确定，会影响电机转矩和转速的传递和稳定性，从而影响模型精度。
（3）负载特性：负载对电机的转矩需求和响应特性对模型精度有影响。
机械控制基础
机械控制基础简介机械控制是指通过各种机械元件和装置来控制机械运动和工作过程的一种技术。
它是机械工程和自动化技术的重要组成部分，广泛应用于各个领域，如制造业、交通运输、农业和航空航天等。
本文将介绍机械控制的基础知识和常见的控制方法。
机械控制的基本原理机械控制的基本原理是通过控制输入信号和机械元件之间的关系来实现对机械系统的控制。
控制输入信号可以是电气信号、液压信号或气压信号等，通过传感器或执行器来检测和执行这些信号。
机械元件包括传动装置、执行机构和控制装置等。
机械控制的基本原理包括输入信号处理、控制算法和执行机构。
输入信号处理是将输入信号转换为控制系统能够处理的信号形式，例如将电气信号转换为机械运动信号。
控制算法是根据系统的需求和性能要求，通过对输入信号进行处理和计算，得到控制输出信号。
执行机构是根据控制输出信号来实现机械运动和工作过程。
机械控制的常见方法1.开关控制：开关控制是最简单的机械控制方法之一，通过控制开关的开闭状态来实现机械设备的启停控制。
开关可以是手动开关或自动开关，手动开关由操作人员手动控制，自动开关由传感器控制。
2.变频控制：变频控制是一种通过改变电动机的转速来实现机械运动控制的方法。
通过改变电源频率来改变电动机的转速，从而实现对机械设备的速度控制。
3.伺服控制：伺服控制是一种通过对执行机构施加控制力或扭矩来实现机械运动控制的方法。
伺服系统由传感器、控制器和执行机构组成，传感器用于检测机械设备的位置或速度，控制器根据检测到的信号计算控制输出信号，执行机构根据控制输出信号来实现机械运动。
4.比例控制：比例控制是一种通过控制执行机构的力或扭矩与输入信号成比例来实现机械运动控制的方法。
通过调节比例阀或调速器来改变执行机构的力或扭矩，从而实现对机械设备的位置、速度或力的控制。
机械控制的应用领域机械控制在各个领域都有广泛的应用，以下列举了几个常见的应用领域：1.制造业：机械控制在制造业中起着至关重要的作用，例如生产线的自动化控制、机器人的操作和装配线的控制等。
机械控制工程基础名词解释大全
机械控制工程基础名词解释大全1.机械：机器、机械设备和机械工具的统称。
2.机器：是执行机械运动，变换机械运动方式或传递能量的装置。
3.机构：由若干零件组成，可在机械中转变并传递特定的机械运动。
4.构件：由若干零件组成，能独立完成某种运动的单元5.零件：构成机械的最小单元，也是制造的最小单元。
6.标准件：是按国家标准(或部标准等)大批量制造的常用零件。
7.自由构件的自由度数：自由构件在平面内运动，具有三个自由度。
8.约束：起限制作用的物体，称为约束物体，简称约束。
9.运动副：构件之间的接触和约束，称为运动副。
10.低副：两个构件之间为面接触形成的运动副。
11.高副：两个构件之间以点或线接触形成的运动副。
12.平衡：是指物体处于静止或作匀速直线运动的状态。
13.屈服极限：材料在屈服阶段，应力波动最低点对应的应力值，以σs表示。
14.强度极限：材料σ-ε曲线最高点对应的应力，也是试件断裂前的最大应力。
15.弹性变形：随着外力被撤消后而完全消失的变形。
16.塑性变形：外力被撤消后不能消失而残留下来的变形。
17.延伸率：δ=(l1-l)/l×100％，l为原标距长度，l1为断裂后标距长度。
18.断面收缩率：Ψ=(Ａ－Ａ1)/Ａ×100％，Ａ为试件原面积，Ａ1为试件断口处面积。
19.工作应力：杆件在载荷作用下的实际应力。
20.许用应力：各种材料本身所能安全承受的最大应力。
21.安全系数：材料的机限应力与许用应力之比。
22.正应力：沿杆的轴线方向，即轴向应力。
23.剪应力：剪切面上单位面积的内力，方向沿着剪切面。
24.挤压应力：挤压力在局部接触面上引起的压应力。
25.力矩：力与力臂的乘积称为力对点之矩，简称力矩。
26.力偶：大小相等，方向相反，作用线互相平行的一对力，称为力偶27.内力：杆件受外力后，构件内部所引起的此部分与彼部分之间的相互作用力。
28.轴力：横截面上的内力，其作用线沿杆件轴线。
机械基础知识点总结高一
机械基础知识点总结高一在工业生产和日常生活中，机械设备扮演着重要的角色。
机械基础知识是指对机械运动、机械结构和机械原理等方面的基本认识和了解。
本文将对机械基础知识进行总结，包括机械运动的基本类型、机械结构的组成和分类、以及一些常见的机械原理和工作原理等内容。
一、机械运动的基本类型1. 直线运动：物体在直线上做来回或单向的运动。
2. 旋转运动：物体绕着固定轴线旋转运动。
3. 往复运动：物体做往复的周期性运动。
4. 旋转往复运动：物体同时具有旋转和往复运动。
二、机械结构的组成和分类1. 机械结构的组成：机械结构由零件、连接件、传动件、导向件和控制件等组成。
2. 机械结构的分类：（1）框架结构：由立柱、梁、横梁等组成，用于支撑和固定机械设备的主体结构。
（2）壳体结构：由壳体和壳体盖组成，用于围合和保护机械设备的关键部件。
（3）机床结构：包括床身、工作台、刀架等，用于支撑和传动数控机床等机械设备。
（4）链条结构：由链轮、链条等组成，用于传动和传递力和运动。
（5）齿轮结构：由齿轮、齿轮轴等组成，用于传动和变速。
三、常见的机械原理和工作原理1. 杠杆原理：利用杠杆的力臂和力的关系，实现力的放大或缩小。
2. 轮轴原理：利用轮轴的旋转运动，实现力的传递和运动的改变。
3. 齿轮原理：通过齿轮的啮合实现动力的传递和转速的改变。
4. 滑块机构：利用滑块和导轨的相对滑动实现往复运动。
5. 滑轮组：通过滑轮的安装和运动实现力的传递和转向的改变。
6. 压力传感元件：利用压力传感元件将压力转化为电信号。
7. 传动装置：机械传动装置是机械基础的关键，主要包括皮带、链条、联轴器、离合器等。
四、机械基础知识在工程领域的应用1. 机械基础知识在机械设计和制造中的应用：机械工程师需要熟悉机械结构的设计和制造流程，掌握各种机械零件的功能和使用特性，了解各种机械原理和工作原理，以便设计和制造出性能稳定、工作高效的机械设备。
2. 机械基础知识在机械维修和保养中的应用：维修工程师需要了解机械设备的结构和工作原理，掌握机械零件的拆装和维修方法，以便及时维修和保养机械设备，延长其使用寿命。
2024年机械运动知识点总结
2024年机械运动知识点总结____年机械运动知识点总结机械运动是机械工程领域的一个重要研究方向，涉及到机械系统的设计、运动学分析、动力学分析、控制等方面。
随着科技的不断发展，机械运动领域也不断更新和演进。
以下是____年机械运动领域的一些重要知识点总结：一、机械运动基础知识1. 运动和力学基本概念：位置、位移、速度、加速度、力、力矩等。
2. 运动学分析方法：正逆解分析、坐标系选择、运动链分析等。
3. 动力学分析方法：惯性力、惯性力矩、动力学方程等。
4. 锁定和非锁定机构：平面机构、空间机构、运动配对、运动律等。
二、机械运动控制1. 传统控制方法：PID控制、模糊控制、遗传算法控制等。
2. 自适应控制方法：自适应模糊控制、自适应神经网络控制等。
3. 智能控制方法：深度强化学习控制、深度强化学习路径规划等。
4. 嵌入式控制系统：嵌入式硬件平台、实时操作系统、通信接口等。
三、机械运动设计与优化1. 机构设计：结构设计、材料选择、连接方式等。
2. 机械传动设计：齿轮传动、带传动、链传动等。
3. 机构优化设计：遗传算法优化、粒子群算法优化等。
4. 多目标优化：多目标函数、多解决方案、多权衡等。
四、机器人运动学与动力学1. 机器人运动学：正逆解分析、正逆运动分析、位姿变换等。
2. 机器人动力学：惯性参数估计、动力学建模、动力学仿真等。
3. 机器人轨迹规划：规划算法、避障算法、动力学约束等。
4. 机器人控制方法：基于模型的控制、基于学习的控制、自适应控制等。
五、仿生机械运动1. 生物运动学研究：鱼类游泳、鸟类飞行、昆虫行走等。
2. 仿生运动机制研究：肌肉、关节、骨骼等结构模拟。
3. 仿生机器人设计：仿生材料、仿生传感器、仿生控制等。
4. 仿生运动优化：自适应仿生算法、进化算法优化等。
六、高速运动控制1. 快速动态分析：高速响应、快速加减速、动态稳定性等。
2. 快速运动控制：高带宽伺服控制、快速采样控制、快速反馈控制等。
机械工程控制基础 第1章
反馈控制系统
• 反馈控制系统是基于反馈原理建立的自动控制系统。 所谓反馈原理，就是根据系统输出变化的信息来进行 控制，即通过比较系统行为（输出）与期望行为之间 的偏差，并消除偏差以获得预期的系统性能。在反馈 控制系统中，既存在由输入到输出的信号前向通路， 也包含从输出端到输入端的信号反馈通路，两者组成 一个闭合的回路。因此，反馈控制系统又称为闭环控 制系统。
1.4 系统的几种分类及对控制系统的基本要求
补充：系统方框图的绘制
几个定义
控制：通过对一定对象实施一定的操作，以使 其按照预定的规律运动或变化的过程。
温度计
加热电阻丝
调压器
~220V
人工控制的恒温箱
对象定义
对象 是一个设备，它是由一些机器零件有机地组合 在一起的，其作用是完成一个特定的动作．我们称任 何被控物体 ( 如加热炉，化学反应器或宇宙飞船 ) 为对 象。
动态模型在一定的条件下可以转换成静态模型。
静态模型和动态模型分析示例——机器隔振系统
F(t) F(t) x(t)
机器 隔振垫
m N(t)
m k c
x(t)
y(t)
y(t)
F(t)：外力，即激励 N(t)：隔振垫对机器的支反力 y(t)：地基的位移，亦可作激励 x(t)：机器的位移，即响应
若以机器m为隔离体，以F(t) 为激励(不考虑y(t))，以位 移x(t)为响应，应用牛顿第二定律列出该系统的动力学方 程为：
外界作用:输入f(t) (t ) cy (t ) ky(t ) f (t ) my
(1.1.1)
y(0) y0 (0) y 0 y
外界作用:输入x(t)
初始状态
(t ) cy (t ) ky(t ) cx (t ) kx(t ) my
机械工程控制基础-机械工程控制基础_学习辅导与题解_第1章绪论
机械工程控制基础学习辅导与题解（修订版）第1章绪论内容提要1.1 机械工程控制论的研究对象与任务1.1.1 系统及广义系统系统是由相互联系、相互作用的若干部分构成，且具有一定运动规律的一个有机整体。
系统各元素之间存在着非常紧密的联系，而且，系统与外界也存在一定的联系。
系统及其与外界的关系如图1.1-1所示，其中.输入是指外界对系统的作用，输出是指系统对外界的作用。
系统可大可小可繁可简，甚至可“实”可“虚”，完全由研究的需要而定，因而将它们统称为为广义系统。
图1.l-l 系统及其与外界的联系1.1.2 机械工程控制论的研究对象机械工程控制论实质上足研究机械工程技术中广义系统的动力学问题。
具体地说，它研究机械工程广义系统在一定的外界条件（即输入或激励、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，研究这一系统与其输入、输出三者之间的动态关系。
1.1.3 机械工程控制论的研究任务从系统、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）已知系统和输入，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）已知输出，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；（5）已知系统的输^和输出，求系统的结构与参数即系统辨识问题。
1.2 系统及其模型1.2.1 系统的特性（1）系统的性能不仅与构成系统的元素有关，而且还与系统的结构有关；（2）系统具有层次性；（3）系统的内容比组成系统各元素的内容要丰富得多；（4）系统是运动的，具有～定的动态特性。
1.2.2 机械系统以实现一定的机械运动、输出一定的机械能，以及承受一定的机械载荷为目的的系统称为机械系统。
对于机械系统，其输入和输出分别称为“激励”和“响应”。
直线导轨力矩计算
直线导轨力矩计算直线导轨力矩计算直线导轨是机械运动过程中常用的一种基础部件，主要用于机械设备的运动控制。
在运动控制的过程中，力矩的计算是非常重要的环节之一，可以帮助我们准确地预测设备的运动和机械零件的承载能力。
本篇文章将介绍直线导轨力矩计算的基本原理和方法，希望能为读者提供一些有用的实践经验。
一、力矩的定义和计算方法力矩是物体旋转运动时所受力的相对作用力和旋转距离的乘积，通常用符号M表示，单位为牛·米（N·m）。
在机械运动控制中，力矩是一个非常重要的参数，可以指导机械设备的设计和控制。
力矩的计算方法可以通过以下公式表示：M = F × d其中，M表示力矩，F表示作用力或反力，d表示作用力或反力的作用距离，即力臂。
如果力和力臂的方向相反，则力矩的符号为负数；如果力和力臂的方向相同，则力矩的符号为正数；如果力的作用方向与力臂垂直，则力矩的值最大。
二、直线导轨的力矩计算在直线导轨的力矩计算中，有以下几个重要的参数需要考虑：1. 轨道直线长度（L）：指直线导轨的实际长度，由于直线导轨通常是分段组装的，因此需要根据实际情况进行计算。
2. 额定负载（FL）：指直线导轨所能承受的额定负载，单位为牛顿（N）。
3. 上滑块或下滑块负载（FW）：指导轨上滑块或下滑块所承受的负载，单位为牛顿（N）。
4. 动力学摩擦系数（f）：指直线导轨在运动过程中摩擦力和法向力之间的比值，通常取值为0.01-0.05。
5. 滑块中心距离（d）：指滑块中心到轨道最近点的水平距离，通常为直线导轨的一半长度。
根据上述参数，可以用以下公式计算直线导轨的力矩：M = (FL × L) / 2 + (FW × d) / f其中，FL为额定负载，L为轨道直线长度；FW为滑块负载，d为滑块中心距离，f为动力学摩擦系数。
根据公式可以看出，直线导轨力矩的计算涉及到很多因素，例如负载大小、轨道长度等，因此在实际计算中需要考虑多种因素的影响。
机械运动知识点归纳
机械运动知识点归纳机械运动是指物体在空间中的位置发生变化的过程。
在机械工程中，机械运动是基础，并且对于设计和制造机械装置非常重要。
本文将归纳几个关于机械运动的知识点，帮助读者掌握机械运动的基本概念和原理。
1. 运动和静止运动是指物体相对于参考点或参考物发生位置变化的过程。
而静止是指物体相对于参考点或参考物没有位置变化的状态。
在机械运动中，运动和静止是两个基本的状态。
2. 运动的类型机械运动可以分为直线运动和曲线运动两种类型。
直线运动是指物体沿着一条直线轨迹移动的运动，如电梯上升和下降。
曲线运动是指物体沿着一条弧线轨迹移动的运动，如汽车转弯和自行车骑行。
3. 运动的速度和加速度运动的速度是指物体在单位时间内所走过的路程。
速度的单位是米/秒（m/s）。
加速度是指物体在单位时间内速度的变化率。
加速度的单位是米/秒的平方（m/s^2）。
在机械运动中，速度和加速度是描述物体运动状态的重要指标。
4. 运动的力和力矩力是导致物体发生运动的原因。
它可以改变物体的速度和方向。
力的单位是牛顿（N）。
力矩是力引起物体绕某个轴旋转的效果。
它与力的大小和作用点到轴的距离有关。
力矩的单位是牛顿米（N·m）。
5. 运动的惯性和质量惯性是物体保持其状态（静止或运动）的性质。
质量是物体对于加速度变化的抵抗能力。
质量越大，物体的惯性越大，越难改变其状态。
质量的单位是千克（kg）。
6. 运动的能量和功率能量是物体进行运动时所具有的能力。
它可以分为动能和势能两种形式。
动能是物体由于运动而具有的能量，它与物体的质量和速度有关。
势能是物体由于位置而具有的能量，它与物体的位置和高度有关。
功率是指单位时间内完成的工作量。
功率的单位是瓦特（W）。
7. 运动的运动学和动力学机械运动可以通过运动学和动力学两个方面来分析和描述。
运动学研究物体的运动状态，不考虑其受力情况。
动力学研究物体的运动状态与受力之间的关系。
8. 运动的控制和传动机械运动的控制是利用控制系统对物体进行定位和控制运动过程中的参数变化。
机械运动控制原理
机械运动控制原理机械运动控制原理是指通过一系列的控制方法和设备来实现对机械运动过程中位置、速度、加速度等参数的控制和调节。
机械运动控制在工业自动化领域有着广泛的应用，涵盖了各种机器和设备的运动控制，如机械臂、CNC机床、自动装配线等。
本文将介绍几种常见的机械运动控制原理。
一、位置控制位置控制是机械运动控制中最基本的一种方式。
通过对机械系统中的位置进行测量和反馈，可以实现对位置的准确控制。
常见的位置控制方法包括开环位置控制和闭环位置控制。
开环位置控制是指仅通过输入指令来控制运动装置的位置，但无法实时检测实际位置是否达到指令位置。
这种控制方法简单、成本低，但对于精度要求较高的场合，往往无法满足要求。
闭环位置控制是在开环位置控制的基础上加入位置反馈信息，通过与指令位置进行比较，实时调整控制信号，从而达到精确的位置控制。
常见的闭环位置控制方法包括PID控制、模糊控制等。
二、速度控制速度控制是指对机械运动中的速度进行控制和调节。
与位置控制类似，速度控制也可以分为开环速度控制和闭环速度控制。
开环速度控制是通过输入指令来控制运动装置的速度，但无法实时检测实际速度是否达到指令速度。
这种控制方法常用于对速度要求不高的场合。
闭环速度控制是在开环速度控制的基础上加入速度反馈信息，通过与指令速度进行比较，实时调整控制信号，从而实现准确的速度控制。
闭环速度控制常用的方法有PI控制、滑模控制等。
三、加速度控制加速度控制是指对机械运动中的加速度进行控制和调节。
加速度控制常用于需要快速加速或减速的场合，如机械臂的快速定位等。
加速度控制需要通过控制加速度的大小和变化率来实现。
常见的加速度控制方法包括S曲线加速度控制、自适应控制等。
四、运动插补运动插补是指通过计算和控制算法，将多个轴的运动指令转化为多轴坐标系下的实际控制指令，从而实现多轴运动的协同控制。
运动插补常用于多轴机床和机器人等系统中。
运动插补需要考虑多轴之间的协调性和平滑性，利用数学和算法对多个轴的位置、速度、加速度等进行计算和调节。
机械工程控制基础(绪论)
第一章 绪论
1.1机械工程控制论的研究对象与任务
1、系统(广义系统): 按一定的规律联系在一起的元素的集合。 元素 要素： 元素之间的联系 系统的特性不仅与构成 系统的元素有关，
而且与系统的结构（即 元素之间的联系）有关 。 入、干扰 外界对系统的作用：输 系统与外界的交互作用 ： 出（响应） 系统对外界的作用：输
2、机械系统:
实现一定的机械运动、输出一定的机械能，以及承受 一定的机械载荷为目的的系统，称为机械系统。对于机械 系统，其输入和输出分别称为“激励”和“响应”。
第一章 绪论
3、系统模型:
模型是研究系统、认识系统与描述系统、分析系统的 一种工具。在我们这里模型是指一种用数学方法所描述的 抽象的理论模型，用来表达一个系统内部各部分之间，或 系统与其外部环境之间的关系，故又称为数学模型。 系统的模型包括实物模型、物理模型、和数学模型 等等。而数学模型又包括静态模型和动态模型。动态模 型在一定的条件下可以转换成静态模型。在控制理论或 控制工程中，一般关心的是系统的动态特性，因此，往 往需要采用动态数学模型。
第一章 绪论
例.典型控制系统：数控机床、机车、船舶及飞机自 动驾驶、导弹制导等。 例.控制实例-液面控制
人工控制
自动控制
第一章 绪论
3、控制论:
定义：关于控制原理和控制方法的学科，研究事物变化 和发展的一般规律。 控制三要素：被控对象、控制目标、控制装臵 控制论强调： 1)所研究的对象是一个系统； 2)系统在不断地运动（经历动态历程、包括内部状态和外部行 为）；
供 电 系 统
第一章 绪论
控制技术 应用举例 (5) 电源
发动机控制
汽车电子
点火装臵、燃油喷射控制、 发动机电子控制 车速控制、间歇刮水、 除雾装臵、车门紧锁…. 安全带、车灯未关报警、 速度报警、安全气囊…. 空调控制、动力窗控制 里程表、数字式速度表、 出租车用仪表….
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机械运动控制基础
机械运动控制是指通过一系列的机械装置和控制系统来实现对机械
设备或系统的运动状态进行控制的技术。
它在工业生产和机械运作中
起到了至关重要的作用。
本文将介绍机械运动控制的基础知识和应用。
一、机械运动控制的分类
机械运动控制按照不同的控制方式可以分为开环控制和闭环控制两
种形式。
1. 开环控制
开环控制是指根据预设的输入信号来控制机械运动设备，但无法对
输出信号进行实时的反馈和调整。
在该控制方式下，系统对外界干扰
和内部扰动的适应性较差，容易造成误差累积，但成本相对较低。
2. 闭环控制
闭环控制是指通过传感器或测量装置对输出信号进行实时采集和反馈，再与预设值进行比较，通过控制算法调整输入信号来实现对机械
运动设备的精确控制。
闭环控制具有较高的准确性和稳定性，能够适
应外界环境的变化和内部扰动，但成本较高。
二、机械运动控制的原理
1. 位置控制
位置控制是指通过对电机或其他执行机构施加适当的输入信号，使其按照预定的轨迹和速度从一个位置运动到另一个位置。
这种控制方式常用于机械臂、印刷机等需要精确定位的设备中。
2. 速度控制
速度控制是指通过对电机或执行机构施加适当的输入信号，使其按照预设的速度进行运动。
这种控制方式常用于需要实现匀速或变速运动的设备中，如输送带、车辆等。
3. 力控制
力控制是指通过对机械设备施加适当的输入信号，使其按照预设的力或压力进行工作。
这种控制方式常用于需要对工作物体施加特定力或实现精确力控制的设备中，如机动装置、夹具等。
三、机械运动控制的应用
1. 工业生产
机械运动控制在工业生产中广泛应用。
例如，自动化生产线通过对传送带、机械臂等运动设备的控制，实现对产品的自动组装、包装和检测。
这不仅提高了生产效率，还确保了产品的质量和稳定性。
2. 交通运输
交通运输领域也离不开机械运动控制技术。
例如，电梯、自动扶梯等垂直运输设备通过对电机的控制，准确控制运动状态和运行速度。
同时，汽车、火车等交通工具也使用机械运动控制系统来实现精确的加速、减速和转向。
3. 机器人技术
机械运动控制是机器人技术中的重要组成部分。
通过对机器人的关节和末端执行机构施加适当的输入信号，实现机器人的运动控制。
这使得机器人可以灵活地完成各种操作任务，如装配、焊接、喷涂等。
四、机械运动控制的挑战与发展趋势
1. 智能化
随着人工智能技术的不断发展，机械运动控制系统也越来越注重智能化和自动化。
例如，通过将机械运动控制系统与感知技术和决策算法相结合，实现对环境的感知和智能决策，提高设备自主性和智能化水平。
2. 精密化
随着工业制造的需求越来越高，对机械运动控制的精度和稳定性也提出了更高的要求。
因此，精密化是机械运动控制技术的发展方向之一。
通过改进传感器的性能、提高控制算法的精度，实现对运动设备的更精确控制。
3. 高效化
机械运动控制系统的高效化是另一个发展趋势。
通过优化电机的功
率输出和能源利用率，减少能量损耗，提高系统的能效。
同时，提高
控制系统的响应速度和动态性能，提高设备的工作效率和响应能力。
总结：
机械运动控制作为一种重要的技术手段，已经广泛应用于各个领域。
了解机械运动控制的基础知识和应用场景，有助于我们更好地理解和
运用这个技术，提高生产效率和产品质量。
未来，随着智能化、精密
化和高效化等趋势的推动，机械运动控制技术将继续发展，为各个领
域带来更多的创新和改进。