机械工程控制基础----01绪论讲解

1、 机械工程控制基础 机械工程控制基础1 河北工程大学 Hebei University of Engineering 此课件除了此课件除了PPTPPT内容，课件下内容，课件下 方附带的备注里讲解内容更细方附带的备注里讲解内容更细 致：备注里有很多案例可以帮致：备注里有很多案例可以帮 助理解；备注里有很多重点、助理解；备注里有很多重点、 难点内容的详西讲解；备注里难点内容的详西讲解；备注里 有很多易错、易误导内容的讲有很多易错、易误导内容的讲 解。解。 教学讲稿教学讲稿 2 河北工程大学 Hebei University of Engineering 机械工程控制基础机械工程控制基础 河北工程大

2、学河北工程大学 机械与装备工程学院机械与装备工程学院 周雁冰周雁冰 机械工程控制基础 机械工程控制基础3 河北工程大学 Hebei University of Engineering 控制论控制论 现代控制理论现代控制理论 “机械（电）工程控制基础机械（电）工程控制基础”是控制论与机电工程技术理论之是控制论与机电工程技术理论之 间的交叉学科，侧重介绍机械工程的控制原理，同时密切结合间的交叉学科，侧重介绍机械工程的控制原理，同时密切结合 工程实际，是一门技术基础课程。工程实际，是一门技术基础课程。 机械制造技术发展的一个明显而重要的趋势机械制造技术发展的一个明显而重要的趋势越来越广泛越来越广泛

3、而深入地引入了控制理论。而深入地引入了控制理论。 是科学方法论之一，强调用系统的、反馈的、控制的方法来分是科学方法论之一，强调用系统的、反馈的、控制的方法来分 析研究工程实际问题。析研究工程实际问题。 经典控制理论经典控制理论 数控机床、工业机器人、机床动态分析与测试、电气液压伺服系统 机械工程控制基础 机械工程控制基础4 河北工程大学 Hebei University of Engineering 大学物理大学物理 理论力学理论力学 机械工程控制理论机械工程控制理论 电机与拖动电机与拖动 模拟电子技术模拟电子技术 线性代数线性代数 高等数学高等数学 复变函数、复变函数、 拉普拉斯变换拉普拉斯

4、变换 电路理论电路理论 信号与系统信号与系统 机械原理机械原理 该课程与其它课程的关系，如下图所示：该课程与其它课程的关系，如下图所示： 机械工程控制基础 机械工程控制基础5 河北工程大学 Hebei University of Engineering 机械工程控制基础机械工程控制基础 基础知识基础知识 工程应用工程应用 分析方法分析方法 基本概念基本概念 控制系统结构体系控制系统结构体系 控制系统数学模型控制系统数学模型 时域分析时域分析 频域分析频域分析 系统稳定性判据系统稳定性判据 系统性能指标系统性能指标 系统校正系统校正 机械工程控制基础 机械工程控制基础6 河北工程大学 Hebei

5、 University of Engineering 课堂教学内容课堂教学内容 1 绪论绪论 2 控制系统的数学模型控制系统的数学模型(除除2.2、2.5) 3 系统的时间响应与快速性分析系统的时间响应与快速性分析(除除3.5) 4 稳态误差与准确性分析稳态误差与准确性分析 5 控制系统的频域分析控制系统的频域分析 6 控制系统的稳定性控制系统的稳定性 7 系统的性能分析与校正系统的性能分析与校正 其它章节内容为课外自学内容其它章节内容为课外自学内容 基础知识 机械工程控制基础 机械工程控制基础7 河北工程大学 Hebei University of Engineering 教学用书教学用书

6、机电工程控制基础 吴炳胜主编 冶金工业出版社 教辅用书教辅用书 等编等编 机械工程控制基础 机械工程控制基础8 河北工程大学 Hebei University of Engineering 第一章第一章 绪论绪论 1.1 1.1 概述概述 1.2 1.2 自动控制系统的基本概念自动控制系统的基本概念 1.3 1.3 对控制系统的基本要求对控制系统的基本要求 1.4 1.4 自动控制简史自动控制简史 1.5 1.5 控制工程实践控制工程实践 1.6 1.6 本课程的特点与学习方法本课程的特点与学习方法 重点：自动控制系统的基本概念和要求。重点：自动控制系统的基本概念和要求。 难点：开环控制和闭环

7、控制。难点：开环控制和闭环控制。 机械工程控制基础 机械工程控制基础9 河北工程大学 Hebei University of Engineering p自动控制技术及理论已经广泛应用于机械、冶金、石自动控制技术及理论已经广泛应用于机械、冶金、石 油、化工、电子、电力、航空、航海、航天、核反应油、化工、电子、电力、航空、航海、航天、核反应 堆等各个领域。堆等各个领域。 p自动控制理论是研究关于自动控制系统组成、分析和自动控制理论是研究关于自动控制系统组成、分析和 设计的一般性理论，是研究自动控制共同规律的技术设计的一般性理论，是研究自动控制共同规律的技术 科学。科学。 p在机电工程问题上，机械、

8、电气、液压和计算机被广在机电工程问题上，机械、电气、液压和计算机被广 泛采用，而且常常互相渗透、相互配合，这就需要结泛采用，而且常常互相渗透、相互配合，这就需要结 合机电液系统阐述工程上共同遵循的基本控制规律，合机电液系统阐述工程上共同遵循的基本控制规律， 即即“机械（电）工程控制基础机械（电）工程控制基础”。 机械工程控制基础 机械工程控制基础10 河北工程大学 Hebei University of Engineering 举例：智能楼宇的控制举例：智能楼宇的控制 可视对讲、室内报警、远程家电控制可视对讲、室内报警、远程家电控制. . 高层高层 楼宇楼宇 的电的电 梯控梯控 制制 机械工程

9、控制基础 机械工程控制基础11 河北工程大学 Hebei University of Engineering 在日常生活中在日常生活中 洗衣机洗衣机 的定时、的定时、 正反转正反转 空调的模式空调的模式 选择与温度选择与温度 控制控制 冰箱冰箱 的温的温 度控度控 制制 机械工程控制基础 机械工程控制基础12 河北工程大学 Hebei University of Engineering 控制论概述控制论概述 p 控制论是关于控制论是关于控制原理与控制方法控制原理与控制方法的学科，它研究的学科，它研究 事物变化和发展的一般规律。事物变化和发展的一般规律。 p“控制论控制论”的两个核心是的两个核心

10、是信息论信息论和和反馈控制反馈控制。 p 首先创立控制论学科的是美国的数学家、信息理论首先创立控制论学科的是美国的数学家、信息理论 家家(Norbert Wiener)(Norbert Wiener)诺伯特诺伯特维纳，他于维纳，他于19481948年发表了年发表了 “控制论控制论”。 p19541954年我国科学家钱学森出版专著年我国科学家钱学森出版专著工程控制论工程控制论 ( (英文版英文版) )，首先把控制论推广到工程技术领域。，首先把控制论推广到工程技术领域。 机械工程控制基础 机械工程控制基础13 河北工程大学 Hebei University of Engineering 控制论控制

11、论 经济学经济学 社会学社会学 生物学生物学 工程技术工程技术 经济控制论经济控制论 社会控制论社会控制论 生物控制论生物控制论 工程控制论工程控制论 机械工程机械工程机械（电）机械（电） 工程控制论工程控制论 控制论与其它学科结合，形成众多的分支学科。控制论与其它学科结合，形成众多的分支学科。 机械工程控制基础 机械工程控制基础14 河北工程大学 Hebei University of Engineering 自动控制技术应用于军事、航天领域自动控制技术应用于军事、航天领域 火炮、雷达、跟踪系统；火炮、雷达、跟踪系统； 人造卫星；宇宙飞船。人造卫星；宇宙飞船。 自动控制技术应用于工业生产过程

12、自动控制技术应用于工业生产过程 轧钢；工业窑炉；石油化工；水泥建材；玻璃、造纸等轧钢；工业窑炉；石油化工；水泥建材；玻璃、造纸等 自动控制技术应用于现代农业生产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。自动灌溉；农产品质量检测等。 自动控制技术应用于其他领域自动控制技术应用于其他领域 生物：人口控制，药物动力学生物：人口控制，药物动力学 金融：货币控制金融：货币控制 家庭：电饭煲，洗衣机，空调，冰箱家庭：电饭煲，洗衣机，空调，冰箱 机械工程控制基础 机械工程控制基础15 河北工程大学 Hebei University of Engineering 例：例： 钢铁轧制钢铁轧制:

13、存在存在 温度控制、生铁成分控温度控制、生铁成分控 制、厚度控制等。制、厚度控制等。 机械工程控制基础 机械工程控制基础16 河北工程大学 Hebei University of Engineering 道路交通的应用道路交通的应用车牌自动识别车牌自动识别 机械工程控制基础 机械工程控制基础17 河北工程大学 Hebei University of Engineering 勇气号火星探测器（美国）勇气号火星探测器（美国） 机械工程控制基础 机械工程控制基础18 河北工程大学 Hebei University of Engineering 机械工程控制论机械工程控制论研究机械工程技术中广义研究机

14、械工程技术中广义系统系统的的动力学动力学问题问题 研究的研究的对象对象：系统（广义系统）：系统（广义系统） 研究的研究的任务任务：动力学问题：动力学问题 研究的研究的领域领域：机械工程领域：机械工程领域 1 1、系统、系统按一定规律联系在一起的元素的集合。按一定规律联系在一起的元素的集合。 系统的要素系统的要素 元素元素 元素之间的联系元素之间的联系 系统与外界的交互作用系统与外界的交互作用 外界对系统的作用外界对系统的作用 系统对外界的作用系统对外界的作用 输入输入(激励激励)、 干扰干扰(扰动扰动) 输出输出( (响应响应) ) 机械工程控制基础 机械工程控制基础19 河北工程大学 Heb

15、ei University of Engineering 机械工程中的广义机械工程中的广义系统：元件、部件、仪器、设备；加工过系统：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、程、操作设备、测量；车间、部门、工厂、企业、企业集团、 全球制造行业等全球制造行业等 机械工程控制基础 机械工程控制基础20 河北工程大学 Hebei University of Engineering 2 2、动力学问题、动力学问题: : 系统在外界作用（输入或激励、包括外加控制与外界干扰）系统在外界作用（输入或激励、包括外加控制与外界干扰） 下，从一定初始状态出发，经历由其内

16、部的固有特性（由系统下，从一定初始状态出发，经历由其内部的固有特性（由系统 的结构与参数所决定）所决定的动态历程（输出或响应）。的结构与参数所决定）所决定的动态历程（输出或响应）。 这一过程中，这一过程中，系统系统及其及其输入输入、输出输出三者之间的三者之间的动态关系动态关系即即 为系统的为系统的动力学问题动力学问题。 系统的系统的输入输入与与系统系统的固有特性已知，如何影的固有特性已知，如何影 响输出？响输出？ 2. 2.系统系统确定并已知时，对系统施加何种输入，确定并已知时，对系统施加何种输入， 能使系统实现预期的响应（即能使系统实现预期的响应（即输出输出y(t)）？）？ 3. 3. 对于

17、确定的对于确定的输入输出输入输出，系统应具有什么特性，系统应具有什么特性， 才能使系统实现预期的响应？才能使系统实现预期的响应？ 求输出求输出 求输入求输入 求系统求系统(结构参数结构参数) 基本的动力学问题基本的动力学问题 机械工程控制基础 机械工程控制基础21 河北工程大学 Hebei University of Engineering 3、（数学）模型、（数学）模型 定义：研究系统、认识系统、描述系统与分析系统的一种工具。定义：研究系统、认识系统、描述系统与分析系统的一种工具。 种类：实物模型、物理模型和数学模型等。种类：实物模型、物理模型和数学模型等。 动态模型动态模型 用于研究系统在

18、迅变载荷作用下或在系统不用于研究系统在迅变载荷作用下或在系统不 平衡状态下的特性；平衡状态下的特性； 在一定条件下，动态模型可以转换为静态模型。在一定条件下，动态模型可以转换为静态模型。 微分方程或差分方程来描述微分方程或差分方程来描述 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。动态特性。 静态模型静态模

19、型 反映系统在恒定载荷或缓变载荷作用下或在反映系统在恒定载荷或缓变载荷作用下或在 系统平衡状态下的特性；系统平衡状态下的特性；代数公式描述代数公式描述 机械工程控制基础 机械工程控制基础22 河北工程大学 Hebei University of Engineering 控制控制：对对象施加某种操作，使其产生所预期的行为：对对象施加某种操作，使其产生所预期的行为。 自动控制自动控制：该操作由控制装置自动完成，无须人直接参与：该操作由控制装置自动完成，无须人直接参与 即，在人不直接参与的情况下，通过控制器使被控对象（如即，在人不直接参与的情况下，通过控制器使被控对象（如 机器设备、生产过程）的某些

20、物理量（或工作状态）能自动机器设备、生产过程）的某些物理量（或工作状态）能自动 地按照预定的规律变化（或运行）。地按照预定的规律变化（或运行）。 学习机械工程控制基础要解决两个问题：学习机械工程控制基础要解决两个问题：1 1、如何分析某个、如何分析某个 给定控制系统的给定控制系统的工作原理、稳定性、过渡过程品质工作原理、稳定性、过渡过程品质；2 2、如、如 何根据实际需要来何根据实际需要来进行控制系统的设计进行控制系统的设计，并用机电液光等设，并用机电液光等设 备来实现这一设计系统。备来实现这一设计系统。 机械工程控制基础 机械工程控制基础23 河北工程大学 Hebei University

21、of Engineering 例例 手动控制：手动控制： 观测实际水位，将观测实际水位，将 实际水位与要求的水位实际水位与要求的水位 值相比较，得出两者偏值相比较，得出两者偏 差。差。 根据偏差的大小和根据偏差的大小和 方向调节进水阀门的开方向调节进水阀门的开 度，即当实际水位高于度，即当实际水位高于 要求值时，关小进水阀要求值时，关小进水阀 门开度，否则加大阀门门开度，否则加大阀门 开度以改变进水量，从开度以改变进水量，从 而改变水箱水位，使之而改变水箱水位，使之 与要求值保持一致。与要求值保持一致。 被控对象？被控对象？ 被控量？被控量？ 水池水池 水位水位 机械工程控制基础 机械工程控制

22、基础24 河北工程大学 Hebei University of Engineering 例：改进例：改进自动控制：自动控制： Q Q2 2变大变大 H H减小，浮减小，浮 子下降子下降 杠杆倾斜杠杆倾斜 阀门开大阀门开大 Q Q1 1 变大变大 Q Q1 1=Q=Q2 2，液面重，液面重 新稳定。新稳定。 Q Q2 2变小变小 H H变大，变大， 浮子上升浮子上升 杠杆倾斜杠杆倾斜 阀门关小阀门关小 Q Q1 1 变小变小 Q Q1 1=Q=Q2 2，液面重，液面重 新稳定。新稳定。 缺点：出水量越多，水位就 越低，偏离期望值就越远， 误差越大。控制的结果，总 存在着一定的误差值。 Q Q1

23、1入水流量、入水流量、 Q Q2 2出水流量出水流量 机械工程控制基础 机械工程控制基础25 河北工程大学 Hebei University of Engineering 例：例：再改进再改进自动控制自动控制： 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其大小反映了实际水位与水位要求求值的差值，放大器输出信号值的差值，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。水位重新与水位要求值相等时为止。

24、当实际水位高于当实际水位高于 要求水位呢？要求水位呢？ 该系统在运行时，无论何种干扰引起水位的偏差，系统都要该系统在运行时，无论何种干扰引起水位的偏差，系统都要 进行调节，最终总是使实际水位等于期望值，大大提高了控进行调节，最终总是使实际水位等于期望值，大大提高了控 制精度。制精度。 机械工程控制基础 机械工程控制基础26 河北工程大学 Hebei University of Engineering 控制原理：控制原理： 如果负载变化使如果负载变化使增大，增大， 离心机构滑套上移离心机构滑套上移 液压滑阀上移，动力活液压滑阀上移，动力活 塞下移，油门关小，塞下移，油门关小， 减小减小 直到滑阀

25、回复到中位，直到滑阀回复到中位， 回到设定值回到设定值 通过离心机构检测系统的实通过离心机构检测系统的实 际输出值，并与设定值进行比际输出值，并与设定值进行比 较，反过来作用于系统，形成较，反过来作用于系统，形成 反馈，进而调节系统的输出。反馈，进而调节系统的输出。 发动机离心调速系统结构原理简图发动机离心调速系统结构原理简图 例：发动机离心调速系统例：发动机离心调速系统 如汽车上如汽车上 坡变下坡坡变下坡 机械工程控制基础 机械工程控制基础27 河北工程大学 Hebei University of Engineering 反馈反馈 反馈是机械工程控制论中一个最基本、最重要的概念反馈是机械工程

26、控制论中一个最基本、最重要的概念 反馈的定义：反馈的定义：系统的输出通过适当的测量装置全部或部分地返系统的输出通过适当的测量装置全部或部分地返 回到输入端，并与输入共同作用于系统的过程。回到输入端，并与输入共同作用于系统的过程。 反馈量与输入量的比较结果叫反馈量与输入量的比较结果叫偏差偏差。 基于反馈基础上的基于反馈基础上的“检测偏差用以纠正偏差检测偏差用以纠正偏差”的原理又称为的原理又称为反反 馈控制馈控制原理。原理。 利用此原理组成的系统称为利用此原理组成的系统称为反馈控制系统反馈控制系统。它具备测量、比较。它具备测量、比较 和执行三个基本功能。和执行三个基本功能。 反馈控制是实现自动控制

27、的最基本的方法。反馈控制是实现自动控制的最基本的方法。 机械工程控制基础 机械工程控制基础28 河北工程大学 Hebei University of Engineering 例：发动机离心调速系统例：发动机离心调速系统 被控对象：被控对象：发动机发动机 被控量：被控量：转速转速 控制信息传递与反馈：控制信息传递与反馈： 转速转速 离心机构离心机构 ( (检测或感知）检测或感知） 偏差偏差 杠杆杠杆 液压比例控制器液压比例控制器油门油门 机械工程控制基础 机械工程控制基础29 河北工程大学 Hebei University of Engineering 表示系统结构与工作原理的物理框图：表示系统

28、结构与工作原理的物理框图： 离心调速系统控制方框图离心调速系统控制方框图 比较比较 控制器控制器 检测检测 被控对象被控对象 执行执行运算放大运算放大 控制部分控制部分 被控部分被控部分 机械工程控制基础 机械工程控制基础30 河北工程大学 Hebei University of Engineering 反馈控制方式的优点：可以自动调节由于干扰和内部参数的 变化而引起的变动。 比较比较 给定值给定值E 运算执行运算执行被控对象被控对象 干扰干扰 被控量被控量 测量测量 反馈回来的信号与给定值相减，即根据偏差进行控制，称为反馈回来的信号与给定值相减，即根据偏差进行控制，称为 负反馈；负反馈；反之

29、称为反之称为正反馈正反馈。在正反馈系统中，正反馈信号只。在正反馈系统中，正反馈信号只 会让偏差信号、输入信号变得越来越大，会导致系统失稳、会让偏差信号、输入信号变得越来越大，会导致系统失稳、 发散，即发散，即“恶性循环恶性循环”。 常见的常见的“单位负反馈单位负反馈”是指：反馈值为是指：反馈值为 1 的负反馈。同理，的负反馈。同理， 也有也有单位正反馈单位正反馈。 机械工程控制基础 机械工程控制基础31 河北工程大学 Hebei University of Engineering 自动控制系统的一般组成形式自动控制系统的一般组成形式 被控对象被控对象 r(t) u(t) c(t) 反馈环节反馈

30、环节 e(t) 给定环节给定环节 b(t) 放大元件放大元件执行元件执行元件串联校正串联校正 并联校正并联校正 (反馈校正反馈校正) 比较比较 环节环节 扰动扰动 控制器控制器被控对象被控对象 r(t)u(t)c(t) 反馈环节反馈环节 e(t) 给定环节给定环节 b(t) 比较比较 环节环节 扰动扰动 机械工程控制基础 机械工程控制基础32 河北工程大学 Hebei University of Engineering 典典 型型 反反 馈馈 控控 制制 系系 统统 被控对象被控对象 给定环节给定环节 比较环节比较环节 测量环节测量环节 控制器控制器 校正环节校正环节 执行环节执行环节 放大环

31、节放大环节 并联校正并联校正 串联校正串联校正 控制器控制器被控对象被控对象 r(t)u(t)c(t) 测量环节测量环节 e(t) 给定环节给定环节 b(t) 比较比较 环节环节 扰动扰动 机械工程控制基础 机械工程控制基础33 河北工程大学 Hebei University of Engineering 输入信号输入信号: : （输入量、控制量、给定量、激励）是指控制输（输入量、控制量、给定量、激励）是指控制输 出量变化规律的信号；出量变化规律的信号； 输出信号输出信号：（输出量、被控制量、被调节量、响应）输出是（输出量、被控制量、被调节量、响应）输出是 输入的结果，它的变化规律通过控制应与

32、输入信输入的结果，它的变化规律通过控制应与输入信 号之间保持有确定的关系；号之间保持有确定的关系； 反馈信号反馈信号：输出信号经反馈元件变换后全部或部分返回到输输出信号经反馈元件变换后全部或部分返回到输 入端的信号称反馈信号；入端的信号称反馈信号； 偏差信号偏差信号：输入信号与（主）反馈信号之差；输入信号与（主）反馈信号之差； 误差信号误差信号：输出量实际值与希望值之差；输出量实际值与希望值之差； 扰动信号扰动信号：偶然的无法加以人为控制的信号；偶然的无法加以人为控制的信号； 例：用冰例：用冰 箱的温度箱的温度 控制说明控制说明 各种信号各种信号 机械工程控制基础 机械工程控制基础34 河北工

33、程大学 Hebei University of Engineering 控制系统的几种分类：控制系统的几种分类： 1. 1. 按反馈情况分按反馈情况分 开环控制系统开环控制系统 闭环控制系统闭环控制系统 : :系统没有反馈回路。输出对系统没有控制作。系统没有反馈回路。输出对系统没有控制作。 : :系统有反馈回路。输出对系统有控制作用。系统有反馈回路。输出对系统有控制作用。 开环系统开环系统 闭环系统闭环系统 优点：构造简单，成本低。优点：构造简单，成本低。 缺点：无抗干扰能力，不能自动纠偏，控制精缺点：无抗干扰能力，不能自动纠偏，控制精 度较低。度较低。 优点：抗干扰能力强，稳态精度高，动态精

34、度好优点：抗干扰能力强，稳态精度高，动态精度好。 缺点：构造复杂，设计与制造较困难，成本较高。缺点：构造复杂，设计与制造较困难，成本较高。 机械工程控制基础 机械工程控制基础35 河北工程大学 Hebei University of Engineering 如：步进电机驱动的数控机床如：步进电机驱动的数控机床 开环控制系统开环控制系统 、普通洗衣机、普通洗衣机 、微波炉、微波炉 步进电机驱动的数控机床原理图步进电机驱动的数控机床原理图 步进电机驱动的数控机床开环控制系统方框图步进电机驱动的数控机床开环控制系统方框图 机械工程控制基础 机械工程控制基础36 河北工程大学 Hebei Univer

35、sity of Engineering 如：伺服电机驱动的数控机床如：伺服电机驱动的数控机床、离心调速系统、离心调速系统、恒温箱、恒温箱( (冰箱、冰箱、 空调空调) ) 伺服电机驱动的数控机床原理图伺服电机驱动的数控机床原理图 伺服驱动的数控机床闭环控制系统方框图伺服驱动的数控机床闭环控制系统方框图 闭环控制系统闭环控制系统 机械工程控制基础 机械工程控制基础37 河北工程大学 Hebei University of Engineering 如：全自动洗衣机，既有开环控制，又有闭环控制。如：全自动洗衣机，既有开环控制，又有闭环控制。 最初级的洗衣机有加水、洗衣、排水甩干，这一流程按生最初级的

36、洗衣机有加水、洗衣、排水甩干，这一流程按生 产商设定好的程序依次进行，是开环控制。产商设定好的程序依次进行，是开环控制。 若洗衣机高级些，排水甩干这一环节可能自动检测衣物的若洗衣机高级些，排水甩干这一环节可能自动检测衣物的 洗衣粉残留，据此来定漂洗的数量和时间，这一环节是闭洗衣粉残留，据此来定漂洗的数量和时间，这一环节是闭 环控制。环控制。 机械工程控制基础 机械工程控制基础38 河北工程大学 Hebei University of Engineering 2 2、按给定量的运动规律分、按给定量的运动规律分 如：恒温箱控制、电网电压、频率控制等。如：恒温箱控制、电网电压、频率控制等。 程序控制

37、系统程序控制系统 输入量的变化规律预先确知，输入装置根据输入的变化规律，输入量的变化规律预先确知，输入装置根据输入的变化规律， 发出控制指令，使被控对象按照指令程序的要求而运动。发出控制指令，使被控对象按照指令程序的要求而运动。 如：数控加工系统。如：数控加工系统。 随动系统（伺服系统）随动系统（伺服系统） 输入量的变化规律不能预先确知，其控制要求是输出量迅速、输入量的变化规律不能预先确知，其控制要求是输出量迅速、 平稳地跟随输入量的变化，并能排除各种干扰因素的影响，平稳地跟随输入量的变化，并能排除各种干扰因素的影响， 准确地复现输入信号的变化规律。准确地复现输入信号的变化规律。 恒值控制系统

38、恒值控制系统 系统输入量为恒定值。控制任务是保证在任何扰动作用下系系统输入量为恒定值。控制任务是保证在任何扰动作用下系 统的输出量为恒值。统的输出量为恒值。 如：仿形加工系统、火炮自动瞄准系统等。如：仿形加工系统、火炮自动瞄准系统等。 机械工程控制基础 机械工程控制基础39 河北工程大学 Hebei University of Engineering 3 3、按系统中传递信号的性质、按系统中传递信号的性质 连续控制系统连续控制系统 系统中各部分传递的信号为随时间连续变化的信号。连续控制系统中各部分传递的信号为随时间连续变化的信号。连续控制 系统通常采用微分方程描述。系统通常采用微分方程描述。

39、离散（数字）控制系统离散（数字）控制系统 系统中某一处或多处的信号为脉冲序列或数字量传递的系统。系统中某一处或多处的信号为脉冲序列或数字量传递的系统。 离散控制系统通常采用差分方程描述。离散控制系统通常采用差分方程描述。 4 4、按数学模型分、按数学模型分 线性系统线性系统 由线性元件组成，输入输出间具有叠加性和均匀性性质，以线由线性元件组成，输入输出间具有叠加性和均匀性性质，以线 性微分方程来表述。性微分方程来表述。 非线性系统非线性系统 系统中有非线性元件，输入输出间不具有叠加性和均匀性性系统中有非线性元件，输入输出间不具有叠加性和均匀性性 质。用非线性微分方程来表述。质。用非线性微分方程来表述。 机械工程控制基础 机械工程控制基础40 河北工程大学 Hebei University of Engineering 5 5、按时间概念分、按时间概念分： 6 6、按控制量分：、按控制量分： 定常系统定常系统 时变系统时变系统 位移控制系统位移控制系统 温度控制系统温度控制系统 速度控制系统速度控制系统 7 7、 机械工程控制基础 机械工程控制基础41 河北工程大学 Hebei University of Engineer