山大《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》課件第0章 緒論

1、2022/8/201INTRODUCTION緒 論自動(dòng)控制系統(tǒng)AUTOMATIC CONTROL SYSTEMS2022/8/202 這個(gè)簡(jiǎn)單的雜技動(dòng)作，曾經(jīng)啟發(fā)過無數(shù)科學(xué)工作者，使他們創(chuàng)造出了許許多多的光輝燦爛的人間奇跡。為什么桿子能在空中保持穩(wěn)定？從航空航天控制系統(tǒng)到武器控制系統(tǒng)從航空航天控制系統(tǒng)到武器控制系統(tǒng)從航空航天控制系統(tǒng)到武器控制系統(tǒng)從自動(dòng)化流水線到機(jī)器人和機(jī)械手控制系統(tǒng)從工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)到日常生活從工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)到日常生活從工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)到日常生活從工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)到日常生活2022/8/2011手頂著一根棍子的雜技動(dòng)作 這個(gè)雜技動(dòng)作隱含了兩個(gè)問題：其一、為什么這根棍子能在空中保持穩(wěn)定？其二、為什么

2、這根棍子能立在空中作各種運(yùn)動(dòng)？ 2022/8/2012 這個(gè)雜技動(dòng)作隱含了兩個(gè)問題： 其一、為什么這根棍子能在空中保持穩(wěn)定？ 其二、為什么這根棍子能立在空中作各種運(yùn)動(dòng)？ 最根本的一點(diǎn)有反饋信號(hào)參與控制，所有自動(dòng)化都建立有的反饋控制的基礎(chǔ)上。 這些定理應(yīng)用的就在我們的身邊!就在我們的日常生活當(dāng)中。1、無軌電車或輕軌火車控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)要求在額定負(fù)載以內(nèi)無論人多人少無軌電車或輕軌火車都能達(dá)到某一速度不變(這相當(dāng)于在人能抵得住棍子重量的范圍內(nèi)無論有什么干擾都能使棍子在空中保持穩(wěn)定)。2、垂直升降電梯控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)要求在無外界參照物的情況下，以乘客無感覺的最高速度升降電梯(這相當(dāng)于我們?cè)谝苿?dòng)棍子的同時(shí)還

3、能使棍子在空中保持穩(wěn)定)。3、人們用手把軟盤準(zhǔn)確的插入軟驅(qū) 一般正常人都能準(zhǔn)確無誤的，把U盤插入U(xiǎn)SB接口以實(shí)現(xiàn)人的一種目的。這是典型自動(dòng)控制系統(tǒng)在人身上表現(xiàn) 我們的科學(xué)前輩們，經(jīng)過仔細(xì)研究從中發(fā)現(xiàn)了一些什么樣的自動(dòng)化的基本原理或基本定理？使他們創(chuàng)造出了那么多的人間奇跡!？ 人為什么能讓棍子在空中保持穩(wěn)定？2022/8/2017自動(dòng)控制系統(tǒng)2022/8/2018自動(dòng)控制系統(tǒng)主講：山東大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院曾毅教授自動(dòng)控制系統(tǒng)第001講主 講：山東大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院 曾 毅 教授本講主要內(nèi)容：1）本課程的性質(zhì)、任務(wù)和與其它課程的關(guān)系。 2）自動(dòng)控制系統(tǒng)的學(xué)習(xí)方法自動(dòng)控制系統(tǒng) 自動(dòng)控制系統(tǒng)就是

4、用已經(jīng)存在的零部件按照某種目的和要求，遵循自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成規(guī)律，將它們組合成一種或一套裝置，去完成人工難以處理或者人工不能可靠地、高速地、低損耗和低成本地完成的那些工作；然后對(duì)該種設(shè)備或該套裝置進(jìn)行軟件組態(tài)和編程，給它們“注入靈魂”，使這些設(shè)備變成機(jī)械手、機(jī)器人、全自動(dòng)智能機(jī)床或全自動(dòng)化流水線等。這個(gè)組合的過程、這個(gè)“注入靈魂”的過程就是自動(dòng)控制系統(tǒng)或稱自動(dòng)控制系統(tǒng)工程。 2022/8/2021 自動(dòng)控制系統(tǒng)緒論 ）性質(zhì)它是自動(dòng)化專業(yè)的最后結(jié)束課程之一，是一門應(yīng)用科學(xué)。一、本課程的性質(zhì)、任務(wù)和參考教材 2022/8/2022 自動(dòng)控制系統(tǒng)緒論 2）任務(wù)本課程重點(diǎn)研究自動(dòng)控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動(dòng)控制

5、系統(tǒng)的構(gòu)造過程、組成方法和應(yīng)用技術(shù)，研究解決系統(tǒng)形成后在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中所出現(xiàn)的一些實(shí)際問題；熟悉人機(jī)界面設(shè)計(jì)的初步知識(shí)、計(jì)算機(jī)仿真調(diào)試與實(shí)際調(diào)試自動(dòng)控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的一些基本方法和技術(shù)。一、本課程的性質(zhì)、任務(wù)和參考教材 2022/8/2023 自動(dòng)控制系統(tǒng)緒論 3）教材及參考教材教材：現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)工程機(jī)械工業(yè)出版社 2006年8月出版參考教材：陳伯時(shí)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)第3版 機(jī)械工業(yè)出版社與系統(tǒng)仿真方面的教材有關(guān)的MATLAB 6.5中的SIMULIK的書籍資料。一、本課程的性質(zhì)、任務(wù)和參考教材 2022/8/2024 自動(dòng)控制系統(tǒng)緒論 3）教材及參考教材參考教材：山東科學(xué)技術(shù)出

6、版社出版的 變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與維護(hù)集散型控制系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)與實(shí)例機(jī)械工業(yè)出版社人機(jī)界面設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用 機(jī)械工業(yè)出版社一、本課程的性質(zhì)、任務(wù)和參考教材 2022/8/2025二、本課程與其它課程的關(guān)系本課程在系統(tǒng)“軟件”方面：以“電機(jī)學(xué)”、“電子學(xué)”、 “變流技術(shù)” 、“電機(jī)拖動(dòng)”為基礎(chǔ)； 以“MATLAB” 為主要研究分析工具、“可編程序控制器”和“微型計(jì)算機(jī)或單片機(jī)” 為主要控制研究工具； 以“自動(dòng)控制理論”為指導(dǎo)。二、本課程與其它課程的關(guān)系本課程在系統(tǒng)“硬件”方面：以電動(dòng)機(jī)（交流和直流）作為主要執(zhí)行元件；二、本課程與其它課程的關(guān)系本課程在系統(tǒng)硬件方面：以電動(dòng)

7、機(jī)（交流和直流）作為主要執(zhí)行元件；以調(diào)速器（交流和直流調(diào)速器）作為主要的控制信號(hào)控制執(zhí)行元件的功率放大元件；二、本課程與其它課程的關(guān)系本課程在系統(tǒng)硬件方面：以電動(dòng)機(jī)（交流和直流）作為主要執(zhí)行元件；以調(diào)速器（交流和直流調(diào)速器）作為主要的控制信號(hào)控制執(zhí)行元件的功率放大元件；注意：交流調(diào)速器在沒有特殊聲明時(shí)一般指變頻器，直流調(diào)速器在沒有特殊聲明時(shí)一般指PWM變換器或三相全控橋可控整流器。二、本課程與其它課程的關(guān)系本課程在系統(tǒng)硬件方面：以電動(dòng)機(jī)（交流和直流）作為主要執(zhí)行元件；以調(diào)速器（交流和直流調(diào)速器）作為主要的控制信號(hào)控制執(zhí)行元件的功率放大元件；注意：交流調(diào)速器在沒有特殊聲明時(shí)一般指變頻器，直流調(diào)速

8、器在沒有特殊聲明時(shí)一般指PWM變換器或三相全控橋可控整流器。以“集成運(yùn)算放大器”、“可編程序控制器”和“微型計(jì)算機(jī)或單片機(jī)”為產(chǎn)生控制信號(hào)的主要調(diào)節(jié)控制器件。二、本課程與其它課程的關(guān)系本課程在系統(tǒng)硬件方面：以電動(dòng)機(jī)（交流和直流）作為主要執(zhí)行元件；以調(diào)速器（交流和直流調(diào)速器）作為主要的控制信號(hào)控制執(zhí)行元件的功率放大元件；注意：交流調(diào)速器在沒有特殊聲明時(shí)一般指變頻器，直流調(diào)速器在沒有特殊聲明時(shí)一般指PWM變換器或三相全控橋可控整流器。以“集成運(yùn)算放大器”、“可編程序控制器”和“微型計(jì)算機(jī)或單片機(jī)”為產(chǎn)生控制信號(hào)的主要調(diào)節(jié)控制器件。以個(gè)人計(jì)算機(jī)當(dāng)主要的“仿真實(shí)驗(yàn)室”進(jìn)行控制系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)研究。二、本

9、課程與其它課程的關(guān)系本課程在系統(tǒng)硬件方面：以電動(dòng)機(jī)（交流和直流）作為主要執(zhí)行元件；以調(diào)速器（交流和直流調(diào)速器）作為主要的控制信號(hào)控制執(zhí)行元件的功率放大元件；注意：交流調(diào)速器在沒有特殊聲明時(shí)一般指變頻器，直流調(diào)速器在沒有特殊聲明時(shí)一般指PWM變換器或三相全控橋可控整流器。以“集成運(yùn)算放大器”、“可編程序控制器”和“微型計(jì)算機(jī)或單片機(jī)”為產(chǎn)生控制信號(hào)的主要調(diào)節(jié)控制器件。以個(gè)人計(jì)算機(jī)當(dāng)主要的“仿真實(shí)驗(yàn)室”進(jìn)行控制系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)研究。以網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)當(dāng)主要的“真實(shí)環(huán)境實(shí)驗(yàn)室”進(jìn)行控制系統(tǒng)的實(shí)際實(shí)驗(yàn)研究。舉例說明：本課程與其它課程的關(guān)系舉例說明：本課程與其它課程的關(guān)系舉例說明：本課程與其它課程的關(guān)系

10、2022/8/2035舉例說明：本課程與其它課程的關(guān)系舉例說明：本課程與其它課程的關(guān)系2022/8/2037舉例說明：本課程與其它課程的關(guān)系舉例說明：本課程與其它課程的關(guān)系2022/8/2039* 要想了解交流電機(jī)與直流電機(jī)的知識(shí)就應(yīng)該具有電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)。2022/8/2040* 要想了解轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置和電流檢測(cè)裝置的工作原理就應(yīng)該具有檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)的知識(shí)。2022/8/2041* 組成系統(tǒng)離不開供電電網(wǎng)，要想了解如何選擇變壓器、導(dǎo)線，就應(yīng)該具有工廠供電的知識(shí)。* 要想了解可編程序控制器PLC和上位機(jī)的工作原理就應(yīng)該具有可編程序控制器、微機(jī)原理的知識(shí)。2022/8/2042* 組成控制系統(tǒng)離不開

11、PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)，要想了解PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)的工作原理，就應(yīng)該具有集散控制系統(tǒng)的知識(shí)。* 控制系統(tǒng)原理圖組成之后，必須經(jīng)過計(jì)算機(jī)仿真，觀察我們所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)是否滿足生產(chǎn)工藝要求？是否還存在著我們沒有發(fā)現(xiàn)的設(shè)計(jì)缺陷？ 2022/8/2043最關(guān)鍵的兩個(gè)問題是：其一：“硬件結(jié)構(gòu)問題”，控制系統(tǒng)為什么這樣構(gòu)造(集成) ？ 為什么要引這種反饋？ 引其它反饋行不行？ 2022/8/2044最關(guān)鍵的兩個(gè)問題是：其一：“硬件結(jié)構(gòu)問題”，控制系統(tǒng)為什么這樣構(gòu)造(集成) ？ 為什么要引這種反饋？ 引其它反饋行不行？ 網(wǎng)絡(luò)總線為什么采用PROTIBUS-DP采用其它總線是否合適？2022/8/2045 其二：“軟件設(shè)計(jì)問題”控制系統(tǒng)構(gòu)造(集成)完成后如何使我們的控制系統(tǒng)滿足生產(chǎn)工藝所提出的行為（運(yùn)動(dòng)）要求和動(dòng)、靜態(tài)指標(biāo)的要求呢？ 2022/8/2046三、本課程的基本學(xué)習(xí)方法到課堂上去，聽老師講課，看老師表演；到