机械工程控制第一章绪论.pptx

控制原理中南大学机电工程学院2012年9月机械工程控制基础

机械工程控制基础—自动控制理论主讲人魏文元2012年9月-12月

本课程在机械设计制造及自动化专业课程体系中的地位学科基础力学热力学材料学电工电子学工程控制论自然科学物理学化学基础与工具数学工程图学计算机技术外语专业方向机电制造（模具）车辆工程机械智能机械机械设计学制造学强度学振动学测试技术液压传动与控制摩擦学机械工程控制技术!机械工程控制基础是一门技术基础课专业技术基础

总学时：48.其中讲课42学时，实验6学时教材：杨叔子，杨克冲等编著.机械工程控制基础（第五版）.华中科技大学出版社.2005年.参考书：杨咸启，常宗瑜编著.机电工程控制基础.国防工业出版社.2005年.课程安排

考核办法01平时成绩：占30％。主要考核出勤率、课堂表现、02期终考试：占70%，闭卷考试03作业和实验。其中：实验课可必须参加04并提交报告，否则平时成绩记零分，05并取消期终考试资格06

主要内容与讲课学时分配第一章绪论2学时第二章系统的数学模型10学时第三章系统的时间响应分析8学时第四章系统的频率特性分析6学时第五章系统的稳定性7学时第六章系统的性能指标与校正7学时机动2学时

自动控制理论的发展脉络01控制工程的研究对象和任务02反馈和反馈控制03控制系统的基本要求04基本概念和课程主要内容05本章主要教学内容第一章绪论

引言研究对象：单输入—单输出（SISO）、线性时不变（LIT）系统研究工具：微分方程—时域，t传递函数—复数域，s1.古典（经典）控制理论研究对象：多输入—多输出（MIMO）、时变、非线性、随机系统研究工具：状态空间法—时域2.现代控制理论

1.1自动控制理论的发展脉络工程界将工程控制论称为自动控制理论.1.1.1自动控制技术和理论的早期发展中国古代在控制技术上的实践与成就●东汉张衡:候风地动仪●1027年宋代燕肃:指南车●1086-1089年苏颂和韩公廉:水运仪象台工业革命以后自动控制技术和理论的发展●1784年J.Watt(瓦特):蒸汽机离心调速器

●(麦克斯韦尔)总结出一些调速器的理论●1877英国人劳斯和德国人赫尔维茨的系统稳定性判据●1892年俄·李亚普诺夫的一般稳定性理论●1932年瑞典H.Nyquist研制了电子管振荡器,提出以传递函数为依据的稳定性判别准则●1930s末米哈依诺夫（苏）应用频率法的稳定性判据（柯西幅角原理）●1940s伊文思（美）—根轨迹法●1945年美国人伯德（）的对数频率性—伯德法

01第二次世界大战中，对火炮﹑雷达﹑战斗机等设计02和生产需要，研究者在总结以往自动调节器﹑反馈03放大器等控制技术的基础上，逐渐形成了调节原04理﹑伺服系统理论051947年美国MIT物理学家﹑工程师06和数学家出版了《伺服机07构原理》一书，系统总结了战时共同研究的成果，08从而促进了向民用工业的转移.

3.控制论学科建立以后自动控制理论的发展﹡1940s：最优滤波，采样数据系统，控制论的建立﹡1950s：最大原理，动态规划，数值优化，工程控制论的建立﹡1960s：现代控制理论的建立，阿波罗数字导航仪，飞机稳定性增量，LQG设计，惯性导航，微处理器﹡1970s：汽车发动机的反馈控制，飞机自动着陆﹡1980s：计算机辅助控制设计，内模控制﹡1990s：全球定位系统，无人驾驶飞机，高精度磁盘控制﹡2000s：汽车稳定性增量系统，借助GPS的农场拖拉机自动操纵系统

控制论的建立和发展控制论的创立1948年,MIT的数学家维纳(N.Wienner,1894-1864)出版了《Cybernetics:orControlandCommunicationinth