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第七章控制系统设计

è控制系统的作用、分类和组成

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控制系统的作用、分类和组成

è控制原理

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控制原理

è控制系统的设计方法

è

控制系统的设计方法

è伺服系统设计

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伺服系统设计

操纵系统和控制系统是为了使动力、传动、

执行等系统彼此协调运行，从而准确、可靠地

实现整机功能的装置。两者的主要区别在于，

操纵系统通常是指依靠人工操作使机械按照人

的指令改变其运行状态的装置，而控制系统则

是指通过人工操作或测量元件获得的信号，由

控制器使控制对象改变运行状态的装置。

§7.1控制系统的作用、分类和组成

一、控制系统的作用

控制系统的作用是保证机械系统在工作过程中各

执行构件严格按照工艺过程的要求，以一定的顺

序、速度和规律运动，使各运动件协调地动作以

完成给定的作业循环，并对产品进行检测、分类

以及防止事故的发生，对工作中出现的不正常现

象及时报警并消除。

机械控制系统的主要任务：

l使各执行机构按一定的顺序和规律动作。

l改变各运动构件的运动方向和速度大小。

l协调各运动构件的运动和动作，完成给定的作业

环节要求。

l对整个系统进行监控及防止事故，对工作中出现

的不正常现象及时报警和消除。

二、控制系统的分类

1按控制信号的变化规律分类

1按控制信号的变化规律分类

8恒值控制系统

8程序控制系统

8伺服系统（随动系统）

2按控制系统中所包含的元件特性、信号作用特点

2按控制系统中所包含的元件特性、信号作用特点

分类：

分类：

8连续控制系统与断续控制系统

8线性控制系统与非线性控制系统

8定常控制系统与时变控制系统

3按组成元件性能分类

3按组成元件性能分类

8机械控制系统

8液压控制系统

8电气控制系统

4按系统结构特点分类

4按系统结构特点分类

8开环控制系统

8闭环控制系统

8复合控制系统

机械凸轮控制系统

y(t)

工作台

齿轮

x(t)步进

控制器

电动机滚珠丝杠

数控线切割机进给系统

三、控制系统的组成

比较环节

X(s)E(s)校正及Y(s)

给定环节+放大环节执行环节执行环节被控对象

-

B(s)

测量环节

§7.2控制原理

一、经典控制理论与现代控制理论

控制理论的发展分为两个阶段：

第一阶段是20世纪30年代以波德（Bode)和奈奎斯

特（Nyquist）发展的频率特性方法为代表的经典

控制理论；

第二阶段是20世纪60年代以贝尔曼和卡尔曼发展

的状态空间方法为代表的现代控制理论。

第

一

个

自

动

调

节

装

置

经典控制理论：人们针对控制系统进行数字描述、

稳定性分析、过渡过程分析、稳态精度分析，并提

出了一整套理论，这种理论从实际系统中抽象出各

个控制环节，并以相应的方框图来表示，分析输入

和输出关系，以根轨迹法、