第89章 现代工程机械自动控制基础
机械工程控制基础
机械工程控制基础机械工程控制基础是机械工程中非常重要的一部分，它涉及到机械工程中的各种控制系统，包括机械控制系统、电气控制系统、液压控制系统、气动控制系统等。
机械工程控制基础是机械工程师必须掌握的基本知识，它对于机械工程的设计、制造、维护和改进都有着重要的作用。
机械控制系统是机械工程中最基本的控制系统之一，它主要是通过机械元件来实现对机械运动的控制。
机械控制系统的主要组成部分包括传动机构、运动控制机构、传感器和执行机构等。
传动机构是机械控制系统中最基本的部分，它主要是通过传动装置来实现机械运动的传递和转换。
运动控制机构是机械控制系统中的核心部分，它主要是通过控制机构来实现机械运动的控制。
传感器是机械控制系统中的重要部分，它主要是通过感应机构来实现机械运动的检测和反馈。
执行机构是机械控制系统中的最终部分，它主要是通过执行机构来实现机械运动的执行。
电气控制系统是机械工程中另一个重要的控制系统，它主要是通过电气元件来实现对机械运动的控制。
电气控制系统的主要组成部分包括电源、控制器、执行机构和传感器等。
电源是电气控制系统中最基本的部分，它主要是通过电源来提供电能。
控制器是电气控制系统中的核心部分，它主要是通过控制器来实现电气信号的控制。
执行机构是电气控制系统中的最终部分，它主要是通过执行机构来实现电气信号的执行。
传感器是电气控制系统中的重要部分，它主要是通过感应机构来实现电气信号的检测和反馈。
液压控制系统是机械工程中另一个重要的控制系统，它主要是通过液压元件来实现对机械运动的控制。
液压控制系统的主要组成部分包括液压泵、液压阀、执行机构和传感器等。
液压泵是液压控制系统中最基本的部分，它主要是通过液压泵来提供液压能。
液压阀是液压控制系统中的核心部分，它主要是通过液压阀来实现液压信号的控制。
执行机构是液压控制系统中的最终部分，它主要是通过执行机构来实现液压信号的执行。
传感器是液压控制系统中的重要部分，它主要是通过感应机构来实现液压信号的检测和反馈。
机械工程控制基础
机械工程控制基础导言机械工程控制基础是机械工程中不可或缺的一部分。
它涵盖了各种控制方法和技术，用于实现机械系统的运动和操作的精确控制。
本文将介绍机械工程控制基础的一些关键概念和技术，旨在为机械工程师和其他相关领域的专业人员提供一个了解和学习机械控制的起点。
1. 控制系统的基本原理控制系统是指通过传感器和执行器来实现对系统状态的监测和调节的一组设备和组件。
机械控制系统的基本原理是将系统的状态与期望的状态进行比较，并根据差异来调整执行器的输出。
控制系统通常由三个主要组成部分组成：传感器、控制器和执行器。
1.1 传感器传感器是用于测量物理量和状态的设备。
在机械控制系统中，传感器通常用于测量位置、速度、压力、温度等各种参数，以提供反馈信号给控制器。
常见的传感器有光电传感器、压力传感器、编码器等。
1.2 控制器控制器是控制系统的核心部分，它接收传感器的反馈信号，并根据预定的算法和逻辑进行计算和决策。
控制器的主要任务是将反馈信号与期望的状态进行比较，然后产生控制信号来调整执行器的输出。
常见的控制器包括PID控制器、逻辑控制器等。
1.3 执行器执行器是控制系统的输出部分，它根据控制器产生的信号来进行动作。
执行器可以是电动机、液压马达、气动马达等，用于实现机械系统的运动和操作。
2. 控制方法机械工程控制基础涵盖了各种控制方法和技术，下面将介绍一些常用的控制方法。
2.1 开环控制开环控制是一种基础的控制方法，它不考虑系统的实际状态和性能，只根据输入信号的设置来控制执行器的输出。
开环控制不具备反馈机制，容易受到外部干扰和系统参数变化的影响，因此在实际应用中使用较少。
2.2 闭环控制闭环控制是一种基于反馈的控制方法，它通过比较输入和反馈信号之间的差异来决定控制器的输出。
闭环控制可以根据实际的状态和性能调整执行器的输出，使系统更加稳定和准确。
常见的闭环控制方法包括PID控制、模糊控制、自适应控制等。
2.3 PID控制PID控制是一种基于比例、积分和微分的闭环控制方法，广泛应用于机械工程中。
机械工程控制基础绪论
机械工程控制基础绪论引言机械工程控制是机械工程领域中的一个重要分支，它涉及到机械设备、自动控制技术和电子技术等多个学科的知识。
控制是实现机械设备运转稳定、高效工作的关键因素之一。
机械工程控制基础是学习和掌握机械工程控制的前提和基础，本文将介绍机械工程控制基础的概念、重要性以及其在机械工程中的应用。
机械工程控制基础的概念机械工程控制基础是指机械工程控制相关的基本原理、基本知识和基本技术。
它包括传感器、执行器、控制器和信号处理等方面的内容。
传感器是机械工程控制的输入设备，它能够将机械设备的运行状态和环境条件转化为电信号，以供控制器进行分析和判断。
执行器是机械工程控制的输出设备，它能够根据控制器的指令，控制机械设备的运动或状态。
控制器是机械工程控制中的核心部分，它根据传感器提供的信息，通过算法和逻辑运算，生成相应的控制信号，从而控制机械设备的运行。
信号处理则是指对传感器采集到的信号进行处理和优化的过程，以提高控制系统的性能和稳定性。
机械工程控制基础的重要性机械工程控制基础的学习和掌握对于机械工程师来说非常重要。
首先，机械工程控制基础是学习和研究机械工程的基石，它为后续的高级控制理论和应用提供了坚实的基础。
其次，机械工程控制基础是掌握现代先进工业制造技术和高精度装备的必备技能。
如今，自动化和智能化已经成为工业制造的发展趋势，机械工程师需要具备相关的控制基础知识，才能进行机械设备的自动控制和智能化改造。
此外，机械工程控制基础还是机械工程师与电子工程师和自动控制工程师合作的桥梁，只有掌握了机械工程控制基础，机械工程师才能更好地与其他领域的专家进行沟通和合作，共同完成复杂的工程项目。
机械工程控制基础在机械工程中的应用机械工程控制基础在机械工程中有着广泛的应用。
首先，机械工程控制基础在机械设备的控制系统中起到了关键作用。
通过传感器获取机械设备的各种参数，通过控制器生成相应的控制信号，可以实现对机械设备的运动、位置和力等参数的精确控制。
《机械工程控制基础》绪论 ppt课件
方向调节进水阀门的 开度，即当实际水位 高于要求值时，关小 进水阀门开度，否则 加大阀门开度以改变 进水量，从而改变水 箱水位，使之与要求 值保持一致。
图1p-p1t课件水箱水位的人工控制系统原理图11
实例一 水箱水位
2、自动控制：
当实际水位低于要求水位时，电位器输出电压值为正，且 其大小反映了实际水位与水位要求值的差值，放大器输出信号 将有正的变化，电动机带动减速器使阀门开度增加，直到实际 水位重新与水位要求值相等时为止。
✓ 将开环控制与闭环控制适当地结合在一起，通常比较经济， 并且能够获得满意的综合性能。
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2、按系统性能来分
线性系统是指组成系统的元器件的静态特性为直线，能用 线性常微分方程描述其输出与输入关系的系统。线性系统的主 要特点是具有叠加性和齐次性。
本课程研究线性定常系统（或称为线性时不变系统、自治系 统），简单涉及非线性系统。
程序控制系统。特点：系统输 入量按预定程序变化。
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4、按系统内部传输信号的性质来分
连续系统，各部分的输入和输出信号都是连续变化的模拟量， 可用微分方程来描述各部分输入-输出关系的系统。
离散系统，某一处或多处的信号以脉冲序列或数码形式传递 的系统。 离散系统也有线性离散系统和非线性离散系统、定常 离散系统和时变离散系统之分。
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引言
一、自动控制技术应用于军事、航天领域 火炮、雷达、跟踪系统； 人造卫星； 宇宙飞船。
二、自动控制技术应用于工业生产过程 轧钢过程； 工业窑炉；石油化工； 水泥建材；玻璃、造
纸等 三、自动控制技术应用于现代农业生产
自动灌溉；农产品质量检测等。 四、自动控制技术应用于其他领域
机械控制技术基础
机械控制技术基础机械控制技术是现代工程领域中的重要组成部分，旨在实现对机械系统的准确控制和运动管理。
它涉及到多个领域，如机械工程、电气工程和计算机科学等，并且在各种行业中都有广泛的应用。
1. 控制系统的基础概念控制系统是由控制器、被控对象和传感器组成的系统。
控制器通过传感器获取被控对象的反馈信息，并根据设定的目标值对其进行控制。
控制系统的目标是使被控对象达到所需的状态、位置或行为。
2. 控制系统的元件和组成控制系统中的主要元件包括输入设备、控制器和执行器。
输入设备用于输入目标值和引导控制系统的运行。
控制器分析传感器反馈信息，并生成控制信号。
执行器将控制信号转换为机械运动，实现对被控对象的控制。
3. 控制器的类型控制器按照其工作原理可以分为开环控制和闭环控制。
开环控制是根据预先设定的目标值进行控制，无法对被控对象的状态进行实时调整。
闭环控制是根据传感器反馈的信息进行调整和修正，使被控对象达到预期的状态。
4. 机械运动控制技术机械运动控制技术涉及到位置控制、速度控制和力控制等方面。
位置控制是指控制被控对象的位置，使其在特定的坐标或轨迹上移动。
速度控制是调整被控对象的运动速度。
力控制是控制被控对象受到的外力大小。
5. 控制系统的应用领域机械控制技术在各个行业中都有广泛的应用，包括工业自动化、机械制造、交通运输和航空航天等。
它可以提高生产效率、确保产品质量、减少人力成本和提升安全性能。
以上是机械控制技术基础的简要概述。
深入了解这些基础概念和技术将有助于我们更好地应用机械控制技术解决实际问题。
机械工程控制基础(绪论)
机械工程控制的应用领域
1 制造业
在生产线上控制机械设备，提高生产效率和质量。
2 交通运输
控制车辆和交通信号以增强交通安全和效率。
3 能源行业
控制发电设备和能源分配，提高能源利用效率。
机械工程控制的发展趋势
1
智能化
采用人工智能和机器学习技术，使控制
网络化
2
系统更加智能和自适应。
通过互联网和物联网技术，实现远程监
测和控制。增加机械系统的可追溯性和
灵活性。
3
可持续性
以节能和环保为导向，推动机械工程控 制向更加可持续发展的方向发展。
结论和总结
机械工程控制是现代机械工程中不可或缺的一部分，它的发展和应用将持续推动工业和生活的进步和改善。
关键要素
它涉及感知环境和机械系统 状态的传感器，决策制定的 控制算法，以及执行命令的 执行器。
机械工程控制的重要性
1 提高生产效率
通过优化机械系统的运行，可以提高生产效率，减少资源浪费。
2 保证产品质量
控制系统能够监测和调节机械系统的运行状态，确保产品符合质量标准。
3 增强安全性
通过控制机械系统的运行，可以减少操作错误和事故发生的风险。
机械工程控制的基本原理
Байду номын сангаас
反馈控制
根据传感器的反馈信息，控制系统调节输入，使输 出达到预期。
开环控制
根据预先设定的规则和模型，控制系统直接调节输 入。
机械工程控制系统的组成
传感器
感知并转换机械系统的状态和数 据。
控制器
根据输入信号和算法，决策和执 行控制命令。
执行器
执行控制命令，驱动机械系统的 运行。
机械工程控制基础(绪论)
机械工程控制基础
机械工程控制基础简介机械工程控制是指对机械设备、系统或过程进行监控和管理的过程。
它涉及到各种控制方法和技术，以确保机械系统的正常运行和性能优化。
本文将介绍机械工程控制的基础知识和常用的控制方法。
1. 控制系统基础控制系统是由传感器、执行器、控制器和反馈回路组成的。
传感器用于检测系统的状态或环境变量，并将其转化为电信号。
执行器根据控制器的指令执行相应的动作。
控制器根据传感器的反馈信号和设定值进行计算和决策，以控制执行器的运动。
反馈回路将执行器的输出信号反馈给控制器，以实现闭环控制。
2. 控制方法2.1 反馈控制反馈控制是一种常用的控制方法，它通过比较系统的实际输出与设定值之间的差异，来调整控制器的输出信号。
反馈控制可以稳定系统并抑制系统的扰动。
2.2 前馈控制前馈控制是指在控制系统中引入一个预测模型，通过预测系统的输出来调整控制器的输出信号。
前馈控制可以提前预测系统的响应，从而更快地抵消外部扰动。
2.3 PID控制PID控制是一种常用的反馈控制方法，它通过比较系统的实际输出与设定值之间的差异，并根据比例、积分和微分三个参数来调整控制器的输出信号。
PID控制可以对系统的静态误差、动态响应和稳定性进行优化。
2.4 模糊控制模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，它模拟人的直觉和经验，通过模糊集和模糊规则来描述系统的行为。
模糊控制可以应对非线性、不确定性和模糊性等问题，适用于复杂的控制系统。
2.5 自适应控制自适应控制是一种根据系统的动态变化和参数不确定性来调整控制器的输出信号的方法。
它可以根据系统的反馈信息和模型参数的估计值来自动调整控制器的参数，以适应系统的变化。
3. 控制系统设计控制系统设计是指根据系统的需求和性能指标，选择合适的控制方法和参数，并进行系统模型建立、控制器设计和参数调整的过程。
在控制系统设计中，需要考虑系统的稳定性、鲁棒性、响应速度和控制精度等方面的要求。
4. 控制系统应用机械工程控制广泛应用于各种机械设备和系统中，包括工业生产线、机械加工、自动化生产等。
现代控制工程基础-讲稿
判据
劳斯-赫尔维茨稳定性判据、 奈奎斯特稳定性判据等。
分类
根据系统响应的不同，可 以分为渐近稳定、指数稳 定、一致稳定等。
鲁棒性分析
定义
鲁棒性是指控制系统在一定范围 内的不确定性或干扰下，仍能保
持其稳定性和性能的能力。
判据
H∞范数、LMI（线性矩阵不等式） 等。
方法
鲁棒控制、自适应控制、滑模控制 等。
控制工程的前沿技术
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深度学习在控制工程中的应用
利用深度学习技术，可以实现自适应控制、预测 控制等先进控制策略。
优化算法
控制工程中常用的优化算法包括遗传算法、粒子 群算法等，这些算法在控制系统优化中具有广泛 的应用前景。
智能传感器技术
智能传感器技术的发展为控制工程提供了更加精 准和可靠的数据采集手段，有助于提高控制系统 的性能和稳定性。
齐次性
若输入信号u(t)作用于 系统，则系统对输入信 号的响应y(t)与输入信 号的倍数k倍u(t)的响应 相同。
时不变性
系统的特性不随时间变 化，即系统对不同时刻 的输入信号的响应相同。
线性时不变系统的分析方法
01
02
03
传递函数法
通过传递函数描述系统的 动态特性，包括系统的稳 定性、频率响应等。
课程目标
01
掌握控制系统的基本概 念、原理和方法。
02
学会建立控制系统的数 学模型，并进行分析和 优化设计。
03
了解现代控制工程在工 业、航空航天、交通运 输等领域的应用。
04
培养解决实际控制问题 的能力，为后续学习和 工作打下基础。
02
控制工程基础概念
控制系统的基本组成
01
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•Automobile Electrics
工业控制计算机是工业环境中使用的计算机控制系统的核心，用于 处理来自检测传感装置的输入，并把处理结果输出到执行机构去控制 生产过程，同时可对生产进行监督、管理。 1.可编程控制器 简称PC或PLC。 2.单回路调节器 3.总线式工业控制机 4.单片微型计算机
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•Automobile Electrics
第 8章 现代Electrics
第 8章 现代工程机械自动控制基础 自动控制系统的基本概念
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•Automobile Electrics
所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使 被控对象（如机器、设备或生产过程）自动地按照预定的规律运行， 使被控对象的一个或数个物理量（如电压、电流、速度、位置、温度、 流量等）能够在一定的精度范围内按照给定的规律变化。 能够对被控对象的工作状态进行自动控制的整个系统称为自动控制 系统，它主要由控制装置和被控对象两部分组成。
1.按输入量变化的规律分类 恒值控制系统 随动控制系统 程序控制系统 2.按系统输出量与输入量的关系分类 线性系统：线性定常系统或线性时不变系统，线性时变系统 非线性系统 3.按系统中传递信号的性质分类 连续系统 离散系统
第 8章 现代工程机械自动控制基础 四、控制系统的基本要求
1.稳定性 2.平稳性和快速性 3.准确性
4.1 温度传感器 1.热电耦 是利用物理学中的热电效应制成的温度传感器。 2.热电阻 是利用导体的电阻随温度变化而变化的特性测量温度的。 3.热敏电阻 是一种利用半导体材料的电阻值随温度而变化的性质制成的温度敏感 元件。
第 8章 现代工程机械自动控制基础 四、常用检测元件
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•Automobile Electrics
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•Automobile Electrics
第 8章 现代工程机械自动控制基础 四、常用检测元件
4.4 位移传感器 1.电位器式位移传感器 2.互感式位移传感器 3.涡流式位移传感器
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•Automobile Electrics
第 8章 现代工程机械自动控制基础 四、常用检测元件
4.5 物位的检测 1.超声波式料位计 2.雷达式物位计 3.电容连续物位计 4.阻旋式料位开关
第 8章 现代工程机械自动控制基础 三、微机在控制中的典型应用方式 •Automobile
1.数据采集和数据处理 2.直接数字控制系统（DDC） 3.监督控制系统（SCC） 4.分布式控制系统（DCS）
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Electrics
第 8章 现代工程机械自动控制基础 四、常用检测元件
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•Automobile Electrics
第 8章 现代工程机械自动控制基础 二、自动控制系统的基本组成
（1）给定元件 （2）反馈元件 （3）比较元件 （4) 控制元件 （5）执行元件 （6）被控对象 （7）扰动或干扰
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•Automobile Electrics
第 8章 现代工程机械自动控制基础 三、自动控制系统的分类
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•Automobile Electrics
4.2 力传感器 1.热电耦 是利用物理学中的热电效应制成的温度传感器。 2.热电阻 是利用导体的电阻随温度变化而变化的特性测量温度的。 3.热敏电阻 是一种利用半导体材料的电阻值随温度而变化的性质制成的温度敏感 元件。
第 8章 现代工程机械自动控制基础 四、常用检测元件
4.3 转速传感器 1.磁阻式转速传感器 2.霍尔转速传感器 3.测速发电机
第 8章 现代工程机械自动控制基础 一、自动控制系统的基本控制形式 •Automobile
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Electrics
1.开环控制 特点是，在控制器与被控对象之间只有正向控制作用而没有反馈控 制作用，即系统的输出量在整个控制过程中对系统的控制不产生任何 影响。 2.闭环控制 特点是，在控制器与被控对象之间，不仅存在着正向作用，而且存 在着反馈作用，即系统的输出量对控制过程有直接影响。 闭环控制的实质，就是利用负反馈的作用来减小系统的误差，因此闭 环控制又称为反馈控制。
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•Automobile Electrics
第 8章 现代工程机械自动控制基础 计算机控制系统
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•Automobile Electrics
一、一般组成 包括硬件和软件两部分 1.硬件的一般组成 主要由主机、外围设备、过程输入输出设备、人－机联系设备和通信 设备。 2.软件组成 系统软件和应用软件
第 8章 现代工程机械自动控制基础 二、典型工业控制计算机