机械工程控制基础绪论

2、我国自动控制技术的早期成果
• 相传早在5000多年前,黄 帝时代就已经发明了指南 车,当时黄帝曾凭着它在 大雾弥漫的战场上指示方 向,战胜了蚩尤。
2、我国自动控制技术的早期成果
• 地动仪是我古代汉族科学家 创造的一传世杰作，由东汉 时期天文学家张衡在阳嘉元 年(公元132年)发明，称为候 风地动仪，这也是世界上的 第一架地动仪。
控制系统的综合（6）
时域分析法（3） 根轨迹法 频域分析法（4）
6、学时安排
序号
0 1 2 3 4 5 6
教学内容
教学环节（课时） 讲课 习题 讨论
前言
1
绪论
4
系统数学模型
14
1
系统时间响应分析
10
1
系统频率特性分析
8
1
系统的稳定性
7
1
系统的性能指标与校正 4
48
4
课外 2 3 26 10 10 8 12 71
3、什么是自动控制？
• 机器、设备或生产过程（统称被控对象）自动地按照预
定的规律运行。自动控制是相对人工控制概念而言的。指 的是在没人参与的情况下，被控对象在控制装置干预下， 自动地按预定规律运行。
都江堰水利工程、指南车、地动仪，兰州水车都是离开 人的干预自动工作的。
4、控制技术的现代应用
Ø瑞典博福斯公司研制的“双鹰”水下扫雷机器人
小计 3 5 38 18 19 16 20 119
8、其它要求
• 课前做好预习，带着问题听讲。 • 独立完成作业，杜绝抄袭作业现象。 • 保证课外自习的学习时间，培养独立学习的能力。 • 遵守纪律，不迟到、早退，更不能缺课。特殊情况必须
请假。 • 尊重课堂，尊重劳动，也尊重自己。
第1章 绪论
第一章 绪论
4、主要参考书及其特点
中文名: 现代控制工程 原名: Modern Control Engineering Fifth Edition 作者: Katsuhiko Ogata 2003年电子工业出版社
中文名: 现代控制系统 原名: Modern Control Systems 作者: Richard C. Dorf Robert H. Bishop 2007年电子工业出版社
0章 前言
• 前言
1、课程简介 2、课程主要内容的讲授方式 3、课程的教学目标和基本要求 4、主要参考书及其特点 5、课程各章节间的相互关系 6、学时安排 7、其它要求
1、课程简介
• 《控制工程基础》课程是机械工程类专业的一门 重要的学科基础课程，既是基础课的深入，又是 专业课的理论基础。
• 理论性强、抽象程度高，知识点多，而且习题多 、难度大。
信息论是由美国数学家香农创立的。著作《通信的数 学理论》--1948年。信息论认为,系统正是通过获取、 传递、加工与处理信息而实现其有目的的运动的；信 息是一切系统保持一定结构、实现其功能的基础。
Ø维纳其人
• 1893年生，天才神童，美国人，哲学家、数学家。
• 3岁开始读书上，生物学和天文学的初级科学 读物成了他在科学方面的启蒙书籍。
工具（机器或设备）或生产过程能否可以脱离人自动的工 作？ 人类很早以前就进行过自动化的尝试，产生了许多早期成 果。
2、我国自动控制技术的早期成果
• 人类社会的历史就是改造自然、控制自然的历史。 • 始建于公元前256年
由分水鱼嘴、飞沙堰、
宝瓶口等部分组成。，
• 都江堰水利工程科学 地解决了江水自动分 流、自动排沙、控制 进水流量等问题，消 除了水患。
2、我国自动控制技术的早期成果
• 明嘉靖年间(公元一五二二年 至一五六六年)兰州人段续所 造,是一种利用黄河水流自然 的冲击力冲动车轮叶板，推动 水车转动，水斗便舀满河水， 将水提升20米左右，等转至顶 空后再倾入木槽，源源不断， 流入园地，以利灌溉。这种通 过水车转动，自动提水灌溉农 田的水利设施，是古代的“自来 水工程"。
• 11岁写出感知理论的哲学论文。 • 14岁塔夫茨学院大学毕业。 • 18岁哈佛大学哲学博士。 大器晚成的科学家 • 代表作：源自文库人有人的用处》，《行为、目的、
目的性》。 • 55岁（1948年）创立《控制论》。
Ø控制论形成基础
• 第二次世界大战期间，维纳接受了军方的一项与火力控制 有关的研究工作，这个研究小组邀请了许多不同领域的科 学家，维纳基于深厚的生物学知识和数学知识，深入探索 模拟人脑的行为来控制火炮。
4、主要参考书及其特点
作者：胡寿松 科学出版社
董景新、赵长德等编著 清华大学出版
4、主要参考书及其特点
《工程控制论（新世纪版）》 钱学森
上海交通大学出版社
5、课程各章节间的相互关系
控制系统的基本概念（1） 控制系统的数学模型（2） 控制系统的的分析（3、4、5）
时域分析（3） 根轨迹分析 频域分析（4） 稳定性分析（5）
Ø火炮系统
Ø航天工程
Ø高铁技术
Ø四轴数控机床
5、控制论简介
Ø老三论（简称SCI ）
系统论的创始人是美籍奥地利生物学家贝塔朗菲。 著作《关于一般系统论》--1945年。系统论是研 究系统的模式、性能、行为和规律的一门科学。
控制论的创始人是著名美国数学家维纳 （WienerN）。著作《控制论—关于动物和机器中 的控制与通信的科学》--1948年。控制论为人们对 系统的管理和控制提供了一般方法论的指导。
主要内容：
• 控制与自动控制技术的应用成果 • 控制论简介 • 反馈控制系统的基本结构与组成 • 机械工程控制论的研究对象与任务 • 控制系统的分类与控制系统的基本要求（性能指标） • 自动控制的发展及现状
1、什么是控制？
人操控开关点燃灯是不是控制？ “人猿相揖别，只几个石头磨过，小儿时节。”
人---控制者 工具---被控制者（被控对象） ---控制目标 控制（人工控制）--人制造或使用工具的有目的的行为。
2、课程主要内容的讲授方式
• 依据教学大纲，适当补充一些内容。
• 根据不同章节内容分别采取叙述式、启发式、案 例式、讨论式、跳跃式、研究性等方法讲授。
3、课程的教学目标和基本要求
• 了解控制系统的基本组成与结构的基础上， 学习建立系统的动态数学模型；对数学模型 的求解衍生出三种分析方法（时域分析法， 根轨迹法 ，频域分析法）；掌握控制系统稳 定性判别方法；具备根据控制系统性能指标 的要求进行系统校正和设计的能力。为今后 从事机电一体化大系统的分析和研究奠定基 础。