Chp.1 绪论
基本要求
（1）了解机械工程控制论的基本含义和研究对象,学习本课程的目的和任务；掌握广义
系统动力学方程的含义。
（2）了解系统、广义系统的概念，了解系统的基本特性；了解系统动态模型和静态模
型之间的关系。
（3）掌握反馈的含义，学会分析动态系统内信息流动的过程，掌握系统或过程中存在的反馈。
（4）了解广义系统的几种分类方法；掌握闭环控制系统的工作原理、组成；学会绘制
控制系统的方框图。
（5）了解控制系统中基本名词和基本变量。
（6）了解正反馈、负反馈、内反馈、外反馈的概念。
（7）了解对控制系统的基本要求。
重点与难点
本章重点
（1）学会用系统论、信息论的观点分析广义系统的动态特性、信息流，理解信息反馈的含义及其作用。
（2）掌握控制系统的基本概念、基本变量、基本组成和工作原理；绘制控制系统方框
图。
本章难点
广义系统的信息反馈及控制系统方框图的绘制。
一、课程简介
性质：机械设计制造及其自动化专业的一门技术基础课。
学时：32h
先修课程：复变函数、机械动力学、交流电路理论
后续课程：为专业基础和专业课打下一定基础。
如：机械工程测试技术、机电传动控制、数控机床等。
主要内容：本课程是数理基础课与专业课程之间的桥梁。
主要内容包括：控制理论的研究对象与任务、物理系统数学模型建立、时间响应分析、频率特性分析、系统的稳定性、系统的性能分析与校正、系统辩识、控制系统的计算机辅助分析.
教材：杨叔子主编，《机械工程控制基础》，华中科技大学出版社，2004 参考书目：
（1）Katsuhiko Ogata. 卢伯英等译，现代控制工程（第四版）.北京：电子工业出版社，
2003
（2）李友善主编：《自动控制原理》，国防工业出版社，2003
教材结构：1）对研究对象（机械工程）问题建立数学模型chp.2
2）在一定输入下分析系统的输出：
时间响应（时域分析）chp.3
频率响应(频率分析) chp.4
3) 系统性能分析：稳定性判据chp.5
4) 系统校正：使系统全面满足性能指标要求
chp.6
二、对象与任务
控制论+工程技术T工程控制论
控制论+机械工程T机械工程控制
研究对象：研究广义系统在一定外界条件下，从系统初始条件出发的整个动态过程，以及在这个历程中和历程结束后所表现出来的动态特性和静态特性。
分析:( 1)广义系统:
(a )可大可小，可繁可简，可虚可实。
(b)—般可建立数学模型：微分方程、传递函数、频率响应函数等
(c)系统具有固有特性，由结构和参数决定
( 2 )外界条件：指对系统的输入(激励) 包括认为激励、控制输入、干扰输入等
分析系统，就是分析x(t)、h(t)、y(t)三者关系(动态历程)
三、反馈
控制论的中心思想就是“反馈控制”
1、定义：将系统输出全部或部分返回到输入端。
2、从微分方程中体现反馈
3、实例：蒸汽机离心调速器
4、说明：( 1)人为增加，
( 2)外反馈与内反馈
( 3)正反馈与负反馈
( 4)都引起信息传输与交换
四、系统分类
1、按反馈分：开环系统：无反馈回路。
无反向信息交换，不能进行输出校正(精度低)
例：Fig 1.31 数控机床进给系统闭环系统：通过反馈环节调节输入，获得高精度输出。
例：Fig 1.32 附加检测(反馈)装置
2、按输出变化：自动调节系统(恒值系统)：在外界干扰下，系统输出基本保持为常量(给定量为恒值)。
随动系统：输出相应于输入按任意规律变化(给定量为变量)。
程序控制系统：系统输出按预定程序变化。
五、控制系统基本组成环节
系统中的环节：
1、控制环节（给定环节）：产生控制信号，可各种形式。
2、测量环节：测量被控参量，起反馈作用，一般为非电量电测。
比较
3、比较环节：
输入和反馈量，产生偏差信号。
£ =X i —X b （同一种量）
4、放大环节：用以推动执行元件工作。
5、校正元件：改善系统性能的调节元件。
6、执行元件：对被控对象直接操作。
系统中的量：
1、输出量（被控量、被控参量）X0：最终控制的目标值。
2、控制量（给定量）x i：根据设计要求与输出量相适应的预先给定信号。
3、干扰量（扰动量）：引起输出变化的各种外部和内部条件，属于一种偶然的无法人为控制的
随机输入信号。
4、输入量：控制量与干扰量的总称，一般多指控制量。
5、反馈量：由输出端引回到输入端的量。
6、偏差量：控制量与反馈量之差。
7、误差量：实际输出量与希望输出量之差值。
e (t)=X0 (t)—X0*(t)
六、基本要求
“稳、快、准”
1、稳定性：系统x o（t）对给定目标值x o*（t）的偏离，应随t增长逐渐趋近于零。
绝对为零不可能T给出一定的稳定裕度
若系统不稳定，X o波动较大或发散，则不能正常工作。
不同受控对象对系统稳定性要求不同。
2、快速性：指X o达到给定目标值的快速性
两种指标衡量：
①瞬态响应时间t s （过渡过程时间，调整时间）
即P：l x o （t）—X o X o（m）的时间t》t s
△ 为可靠度指标。
一般△取0.02或0.05
②超调量M p：欠阻尼下一般有振荡衰减，产生M p
M p 较小，则过渡过程平稳，M p 过大，则系统过渡过程较长。
无振荡则无M p，但较大t s。
3、准确性（稳态精度）：
过渡过程结束后，x0 与给定输入量的偏差。