運(yùn)控系統(tǒng)緒論共講

1、1課程安排課程安排課程名稱(chēng)：運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課程名稱(chēng)：運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)班級(jí)：自動(dòng)化班級(jí)：自動(dòng)化 12011201班班 12021202班班周次：周次：4-64-6周周 (4(4月月1 1日日4 4月月1717日日) ) 8-16 8-16周周(4(4月月2929日日6 6月月2626日日) ) 星期與教室：周三星期與教室：周三(3-4(3-4節(jié)節(jié)) A109) A109 周五周五(3-4(3-4節(jié)節(jié)) B111) B111學(xué)分：學(xué)分：3.03.0考核方式：期末閉卷考試考核方式：期末閉卷考試2運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)參考書(shū)目：參考書(shū)目：1 1、電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)第第4 4版版 阮毅

2、阮毅 陳伯時(shí)，機(jī)械工業(yè)出版社陳伯時(shí)，機(jī)械工業(yè)出版社出版社，出版社，20102010年年1 1月月 2 2、電力拖動(dòng)與電力拖動(dòng)與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)李寧李寧 白晶白晶 陳桂陳桂，高等教育出版社，高等教育出版社，20092009年年 3 3、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)張崇巍，武漢理工大學(xué)出版社，張崇巍，武漢理工大學(xué)出版社，20022002年年1 1月月3老師自我介紹老師自我介紹姓名：姓名：戚夢(mèng)澤戚夢(mèng)澤電話：電話：1370812394413708123944住址：住址：綿陽(yáng)科學(xué)城綿陽(yáng)科學(xué)城8 8區(qū)區(qū) QQQQ：8271713482717134職稱(chēng)：職稱(chēng)：教授教授答疑：答疑：按同學(xué)要求可安排自習(xí)時(shí)間

3、集中答疑按同學(xué)要求可安排自習(xí)時(shí)間集中答疑( (請(qǐng)班長(zhǎng)和學(xué)習(xí)委員安排聯(lián)請(qǐng)班長(zhǎng)和學(xué)習(xí)委員安排聯(lián) 系教室和時(shí)間系教室和時(shí)間) )。任何同學(xué)都可上網(wǎng)通過(guò)。任何同學(xué)都可上網(wǎng)通過(guò)QQQQ答疑。答疑。 加加QQQQ方式：方式： 問(wèn)：?jiǎn)枺骸澳闶钦l(shuí)？你是誰(shuí)？” 回答：回答：“12011201姓名姓名”，如，如“12011201王五王五”介紹：介紹： 本系系主任本系系主任張笑微張笑微教授，早年師從我國(guó)電力拖動(dòng)控制技術(shù)第一代國(guó)教授，早年師從我國(guó)電力拖動(dòng)控制技術(shù)第一代國(guó)家級(jí)著名專(zhuān)家劉競(jìng)成教授，在本技術(shù)領(lǐng)域中的學(xué)術(shù)及教學(xué)各方面作出了家級(jí)著名專(zhuān)家劉競(jìng)成教授，在本技術(shù)領(lǐng)域中的學(xué)術(shù)及教學(xué)各方面作出了很大貢獻(xiàn)。很大貢獻(xiàn)。 同學(xué)

4、們學(xué)習(xí)過(guò)程中也可多請(qǐng)教張教授。同學(xué)們學(xué)習(xí)過(guò)程中也可多請(qǐng)教張教授。4緒論緒論 P1P1“運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)”又稱(chēng)又稱(chēng)“電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)”。 學(xué)習(xí)本課程的掌握的知識(shí)：學(xué)習(xí)本課程的掌握的知識(shí)： 通過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)的電壓、電流、頻率等輸通過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)的電壓、電流、頻率等輸入電量進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)改變工作機(jī)械的轉(zhuǎn)矩、入電量進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)改變工作機(jī)械的轉(zhuǎn)矩、速度、位移速度、位移( (定位定位) )等機(jī)械量的要求。等機(jī)械量的要求。5緒論緒論 0.1 0.1 運(yùn)動(dòng)控制及相關(guān)學(xué)科運(yùn)動(dòng)控制及相關(guān)學(xué)科 P1P1本課程相關(guān)學(xué)科本課程相關(guān)學(xué)科1.1.電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué)： 電動(dòng)機(jī)是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的

5、控制對(duì)象控制對(duì)象。電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理確。電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理確定運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和運(yùn)行性能。定運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和運(yùn)行性能。2.2.電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)： 電力電子裝置是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的電力電子裝置是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的執(zhí)行手段執(zhí)行手段。在系統(tǒng)中是作為。在系統(tǒng)中是作為電動(dòng)機(jī)的控制電源。電動(dòng)機(jī)的控制電源。3.3.微電子技術(shù)微電子技術(shù)： 使用各種高性能的大規(guī)?；虺笠?guī)模的集成電路構(gòu)成控制部使用各種高性能的大規(guī)模或超大規(guī)模的集成電路構(gòu)成控制部件件, ,方便和簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)及調(diào)試，提高了系方便和簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)及調(diào)試，提高了系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)統(tǒng)的可靠性。同時(shí), ,高速、大

6、內(nèi)存容量、多功能的微處理器或高速、大內(nèi)存容量、多功能的微處理器或單片微機(jī)，單片微機(jī)，使各種復(fù)雜的控制算法在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用使各種復(fù)雜的控制算法在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用成為可能，并成為可能，并大大提高了控制精度。大大提高了控制精度。6緒論緒論 0.1 0.1 運(yùn)動(dòng)控制及相關(guān)學(xué)科運(yùn)動(dòng)控制及相關(guān)學(xué)科( (續(xù)續(xù)) P2) P2本課程相關(guān)學(xué)科（續(xù)）本課程相關(guān)學(xué)科（續(xù)）4.4.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)： (1) (1) 計(jì)算機(jī)控制計(jì)算機(jī)控制 計(jì)算機(jī)具有強(qiáng)大的邏輯判斷、數(shù)據(jù)計(jì)算和處理、信息傳輸能計(jì)算機(jī)具有強(qiáng)大的邏輯判斷、數(shù)據(jù)計(jì)算和處理、信息傳輸能力，可力，可進(jìn)行各種復(fù)雜的運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)象參數(shù)辨識(shí)、系統(tǒng)參

7、數(shù)進(jìn)行各種復(fù)雜的運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)象參數(shù)辨識(shí)、系統(tǒng)參數(shù)的自整定和自學(xué)習(xí)、智能控制、故障診斷等。的自整定和自學(xué)習(xí)、智能控制、故障診斷等。 (2) (2) 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)數(shù)字?jǐn)?shù)字仿真和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)仿真和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)(CAD) 在系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上進(jìn)行仿真，按給定指標(biāo)尋優(yōu)進(jìn)行計(jì)算在系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上進(jìn)行仿真，按給定指標(biāo)尋優(yōu)進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。對(duì)于一些難以求得其精確解析解的問(wèn)題，可以機(jī)輔助設(shè)計(jì)。對(duì)于一些難以求得其精確解析解的問(wèn)題，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)求得其數(shù)值解。是當(dāng)代運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)常用的分析通過(guò)計(jì)算機(jī)求得其數(shù)值解。是當(dāng)代運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)常用的分析和設(shè)計(jì)工具。和設(shè)計(jì)工具。7緒論緒論 0.1 0.1 運(yùn)動(dòng)控制

8、及相關(guān)學(xué)科運(yùn)動(dòng)控制及相關(guān)學(xué)科( (續(xù)續(xù)) P2) P2本課程相關(guān)學(xué)科（續(xù)）本課程相關(guān)學(xué)科（續(xù)）5.5.信號(hào)檢測(cè)與處理技術(shù)信號(hào)檢測(cè)與處理技術(shù)： 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的本質(zhì)是反饋控制，即根據(jù)給定和輸出的偏差運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的本質(zhì)是反饋控制，即根據(jù)給定和輸出的偏差實(shí)施控制，最終縮小或消除偏差。具體實(shí)現(xiàn)是通過(guò)傳感器實(shí)實(shí)施控制，最終縮小或消除偏差。具體實(shí)現(xiàn)是通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行故障分析和故障保護(hù)。為保證時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行故障分析和故障保護(hù)。為保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行避免干擾，還須對(duì)實(shí)際檢測(cè)的信號(hào)進(jìn)行濾系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行避免干擾，還須對(duì)實(shí)際檢測(cè)的信號(hào)進(jìn)行濾波等處理以及對(duì)傳感器輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理

9、。波等處理以及對(duì)傳感器輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理。6.6.控制理論控制理論: : 是是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)，是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)，是系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的依據(jù)。新系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的依據(jù)。新的控制理論的誕生，諸如非線性控制、自適應(yīng)控制、智能控的控制理論的誕生，諸如非線性控制、自適應(yīng)控制、智能控制等，為研究和設(shè)計(jì)各種新型的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)提供了理論依制等，為研究和設(shè)計(jì)各種新型的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)提供了理論依據(jù)。據(jù)。8緒論緒論 0.1 0.1 運(yùn)動(dòng)控制及相關(guān)學(xué)科運(yùn)動(dòng)控制及相關(guān)學(xué)科( (續(xù)續(xù)) P2) P2結(jié)論： 運(yùn)動(dòng)控制學(xué)是電機(jī)學(xué)、電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、運(yùn)動(dòng)控制學(xué)是電機(jī)學(xué)、電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技

10、術(shù)、控制理論、信號(hào)檢測(cè)與處理技術(shù)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、控制理論、信號(hào)檢測(cè)與處理技術(shù)等多門(mén)學(xué)科相互交叉的等多門(mén)學(xué)科相互交叉的綜合性學(xué)科。綜合性學(xué)科。9緒論緒論 0.2 0.2 運(yùn)動(dòng)控制組成運(yùn)動(dòng)控制組成 P3P3運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)組成運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)組成10緒論緒論 0.2 0.2 運(yùn)動(dòng)控制組成運(yùn)動(dòng)控制組成 P3P3 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)直流電機(jī)直流電機(jī)交流電機(jī)交流電機(jī)（異步電機(jī)、同步電機(jī)）（異步電機(jī)、同步電機(jī)）速度控制速度控制直流調(diào)速系統(tǒng)直流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng)位置控制位置控制直流伺服系統(tǒng)直流伺服系統(tǒng)交流伺服系統(tǒng)交流伺服系統(tǒng)11直線電機(jī)介紹直線電機(jī)介紹 ( (補(bǔ)充補(bǔ)充) )直線電機(jī)同

11、學(xué)們見(jiàn)得較少，這里給介紹一下直線電機(jī)同學(xué)們見(jiàn)得較少，這里給介紹一下12直線電機(jī)的構(gòu)件直線電機(jī)的構(gòu)件( (補(bǔ)充補(bǔ)充) )直線電機(jī)構(gòu)成部件圖：直線電機(jī)構(gòu)成部件圖：13緒論緒論 0.3 0.3 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律 P5P5運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的規(guī)律：運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的規(guī)律： mmmmmm eLeLdjTjTtTTdddt 基基本本運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)方方程程式式： 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子軸軸系系機(jī)機(jī)械械轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)慣慣量量 ( (系系統(tǒng)統(tǒng)固固有有屬屬性性) ) ：轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)角角速速度度 ( (系系統(tǒng)統(tǒng)輸輸出出量量) ) ：轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角 ( (系系統(tǒng)統(tǒng)輸輸出出量量) )；：電電磁磁轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩 ( (由

12、由系系統(tǒng)統(tǒng)輸輸入入量量控控制制) ) ：負(fù)負(fù)載載轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩 ( (含含阻阻尼尼系系數(shù)數(shù)和和扭扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)彈彈性性轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩，系系統(tǒng)統(tǒng)固固有有屬屬性性) )“轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速控控制制”：控控制制電電機(jī)機(jī)輸輸出出量量“轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)角角速速度度” “位位置置控控m LeeTjTT 唯唯一一控控制制途途徑徑是是控控制制電電機(jī)機(jī)的的電電磁磁制制”：控控制制電電機(jī)機(jī)輸輸出出量量“轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)角角度度”由由方方程程式式可可知知，和和是是系系統(tǒng)統(tǒng)的的固固有有屬屬性性，在在一一轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)定定電電流流限限制制下下為為獲獲得得最最大大電電磁磁轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩，還還需需控控制制鐵鐵心心磁磁通通矩矩( (電電機(jī)機(jī)磁磁鏈鏈) )。14緒

13、論緒論 0.3 0.3 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律( (補(bǔ)充補(bǔ)充) )轉(zhuǎn)動(dòng)慣量定義：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量定義：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是剛體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)慣性的量度，其量值取決于剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是剛體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)慣性的量度，其量值取決于剛體的質(zhì)量質(zhì)量、質(zhì)量分布質(zhì)量分布、轉(zhuǎn)軸位置轉(zhuǎn)軸位置三個(gè)因素。三個(gè)因素。同一剛體對(duì)不同轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不同同一剛體對(duì)不同轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不同, ,凡是提到轉(zhuǎn)動(dòng)慣量凡是提到轉(zhuǎn)動(dòng)慣量, ,必須必須指明它是對(duì)哪個(gè)軸的才有意義。指明它是對(duì)哪個(gè)軸的才有意義。規(guī)則形狀的均質(zhì)剛體，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可計(jì)算求得。不規(guī)則剛體或規(guī)則形狀的均質(zhì)剛體，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可計(jì)算求得。不規(guī)則剛體或非均質(zhì)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，一般只能用

14、實(shí)驗(yàn)法測(cè)定。非均質(zhì)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，一般只能用實(shí)驗(yàn)法測(cè)定。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)用于剛體各種轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)計(jì)算中。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)用于剛體各種轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)計(jì)算中。 計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量還需注意是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量或是電機(jī)軸系計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量還需注意是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量或是電機(jī)軸系的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 iiiiJm rmiri 2g g剛剛體體繞繞軸軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)慣慣量量：式式中中： 剛剛體體中中某某個(gè)個(gè)質(zhì)質(zhì)點(diǎn)點(diǎn) 的的質(zhì)質(zhì)量量 質(zhì)質(zhì)點(diǎn)點(diǎn) 到到轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸軸的的垂垂直直距距離離 遍遍及及整整個(gè)個(gè)剛剛體體求求和和15涉及的基本知識(shí)回顧復(fù)習(xí)涉及的基本知識(shí)回顧復(fù)習(xí)( (補(bǔ)充內(nèi)容補(bǔ)充內(nèi)容) )“物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)”： 物體在空間的

15、位置變化，叫物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。物體在空間的位置變化，叫物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。“物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的自由度物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的自由度”： 決定物體在空間的位置所需要的獨(dú)立坐標(biāo)的數(shù)目。決定物體在空間的位置所需要的獨(dú)立坐標(biāo)的數(shù)目。 研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的方法是描述位置坐標(biāo)值變化的數(shù)學(xué)方程式。研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的方法是描述位置坐標(biāo)值變化的數(shù)學(xué)方程式。 物體有幾個(gè)自由度物體有幾個(gè)自由度, ,它的運(yùn)動(dòng)定律就可歸結(jié)為幾個(gè)獨(dú)立的方程式。它的運(yùn)動(dòng)定律就可歸結(jié)為幾個(gè)獨(dú)立的方程式。質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)：1.1.無(wú)約束質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)無(wú)約束質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)： 需用三個(gè)獨(dú)立坐標(biāo)需用三個(gè)獨(dú)立坐標(biāo)x x、y y、z z確定它的空間位置，這種情況

16、下質(zhì)點(diǎn)有三個(gè)自由度。確定它的空間位置，這種情況下質(zhì)點(diǎn)有三個(gè)自由度。2.2.受約束質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)受約束質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)： 質(zhì)點(diǎn)被限制在一個(gè)面上運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)被限制在一個(gè)面上運(yùn)動(dòng)( (平面或曲面平面或曲面) )，需用兩個(gè)獨(dú)立坐標(biāo)確定它的空間位置，需用兩個(gè)獨(dú)立坐標(biāo)確定它的空間位置，這種情況下質(zhì)點(diǎn)有兩個(gè)自由度。如輪船在海面這種情況下質(zhì)點(diǎn)有兩個(gè)自由度。如輪船在海面( (球面球面) )上的定位用上的定位用“經(jīng)緯經(jīng)緯”度描述度描述( (兩個(gè)自由度兩個(gè)自由度) )。 質(zhì)點(diǎn)被限制在一條線上運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)被限制在一條線上運(yùn)動(dòng)( (直線或曲線直線或曲線) )，需用一個(gè)獨(dú)立坐標(biāo)確定它的空間位置，需用一個(gè)獨(dú)立坐標(biāo)確定它的空間位置，這

17、種情況下質(zhì)點(diǎn)有一個(gè)自由度。如汽車(chē)在高速公路上的定位用距起點(diǎn)的公里數(shù)描這種情況下質(zhì)點(diǎn)有一個(gè)自由度。如汽車(chē)在高速公路上的定位用距起點(diǎn)的公里數(shù)描述述( (一個(gè)自由度一個(gè)自由度) )。16涉及的基本知識(shí)回顧復(fù)習(xí)涉及的基本知識(shí)回顧復(fù)習(xí)( (補(bǔ)充內(nèi)容補(bǔ)充內(nèi)容) )剛體剛體: :在外力作用下形狀和大小都不改變的物體。在外力作用下形狀和大小都不改變的物體。 或者說(shuō)，組成物體的任何兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的距離都不因外力的作用而改變的物體?；蛘哒f(shuō)，組成物體的任何兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的距離都不因外力的作用而改變的物體。剛體的兩類(lèi)機(jī)械運(yùn)動(dòng)：剛體的兩類(lèi)機(jī)械運(yùn)動(dòng)：“平動(dòng)平動(dòng)”: :剛體內(nèi)所有各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)相同。剛體內(nèi)所有各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)相同。 可用一點(diǎn)

18、可用一點(diǎn)“質(zhì)心質(zhì)心G”G”的位置描述剛體的平動(dòng)。的位置描述剛體的平動(dòng)?！稗D(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)”: :指剛體繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。剛體內(nèi)各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)均不相同。指剛體繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。剛體內(nèi)各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)均不相同。既有平動(dòng)又有轉(zhuǎn)動(dòng)的剛體既有平動(dòng)又有轉(zhuǎn)動(dòng)的剛體, ,其獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)為六個(gè)其獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)為六個(gè)( (六個(gè)自由度六個(gè)自由度) )如下：如下： 1.1.質(zhì)心質(zhì)心G G的空間位置的空間位置：三個(gè)自由度。：三個(gè)自由度。 用用x x、y y、z z三個(gè)獨(dú)立坐標(biāo)確定質(zhì)心的空間位置。三個(gè)獨(dú)立坐標(biāo)確定質(zhì)心的空間位置。 2.2.轉(zhuǎn)軸的方位角轉(zhuǎn)軸的方位角。兩個(gè)自由度。常用下面幾種描述方式：。兩個(gè)自由度。常用下面幾種描述方式： 轉(zhuǎn)軸直線從球心穿出與球面交

19、點(diǎn)的經(jīng)緯度數(shù)。轉(zhuǎn)軸直線從球心穿出與球面交點(diǎn)的經(jīng)緯度數(shù)。 轉(zhuǎn)軸直線與轉(zhuǎn)軸直線與x x、y y軸的夾角軸的夾角、。與。與y y軸的夾角則不需要。軸的夾角則不需要。 因?yàn)槿齻€(gè)夾角余弦的平方和因?yàn)槿齻€(gè)夾角余弦的平方和coscos2 2coscos2 2coscos2 2=1)=1)。 轉(zhuǎn)軸直線在轉(zhuǎn)軸直線在xOyxOy面的投影線與面的投影線與x x軸的夾角軸的夾角和轉(zhuǎn)軸直線與和轉(zhuǎn)軸直線與z z軸的夾角軸的夾角。 3. 3. 剛體繞軸的剛體繞軸的“轉(zhuǎn)動(dòng)角度轉(zhuǎn)動(dòng)角度”：一個(gè)自由度。：一個(gè)自由度。 取垂直于轉(zhuǎn)軸的平面作為取垂直于轉(zhuǎn)軸的平面作為“參照系參照系”, ,在此平面上建立在此平面上建立“平面坐標(biāo)系平面坐

20、標(biāo)系xOyxOy”,”,坐標(biāo)系坐標(biāo)系原點(diǎn)取轉(zhuǎn)軸與參照系平面的交點(diǎn)。剛體上取一點(diǎn)原點(diǎn)取轉(zhuǎn)軸與參照系平面的交點(diǎn)。剛體上取一點(diǎn)P,P,連線連線OPOP與與x x軸的夾角就是繞軸的軸的夾角就是繞軸的“轉(zhuǎn)動(dòng)角轉(zhuǎn)動(dòng)角”17涉及的基本知識(shí)回顧復(fù)習(xí)涉及的基本知識(shí)回顧復(fù)習(xí)( (補(bǔ)充內(nèi)容補(bǔ)充內(nèi)容) )轉(zhuǎn)軸方位角兩種定位方式：轉(zhuǎn)軸方位角兩種定位方式：18涉及的基本知識(shí)回顧復(fù)習(xí)涉及的基本知識(shí)回顧復(fù)習(xí)( (補(bǔ)充內(nèi)容補(bǔ)充內(nèi)容) )剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)基本特征基本特征: :剛體剛體繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)( (是之后所有概念的基礎(chǔ)是之后所有概念的基礎(chǔ)) )。參照系參照系：選取垂直于轉(zhuǎn)軸的平面。：選取垂直于轉(zhuǎn)軸的平面。坐標(biāo)系坐標(biāo)系：

21、在參照平面上建立平面坐標(biāo)系：在參照平面上建立平面坐標(biāo)系xOyxOy，原點(diǎn)，原點(diǎn)O O取轉(zhuǎn)軸與參照平取轉(zhuǎn)軸與參照平面的交點(diǎn)。面的交點(diǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)剛體方位的描述轉(zhuǎn)動(dòng)剛體方位的描述：剛體上的在坐標(biāo)系面內(nèi)的一點(diǎn)：剛體上的在坐標(biāo)系面內(nèi)的一點(diǎn)P P，O O到到P P的連的連線與線與x x軸的夾角軸的夾角,用用角描述剛體的方位。角描述剛體的方位。定義轉(zhuǎn)動(dòng)角度定義轉(zhuǎn)動(dòng)角度： 約定：逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)約定：逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為正為正 順指針轉(zhuǎn)動(dòng)順指針轉(zhuǎn)動(dòng)為負(fù)為負(fù) 單位：弧度單位：弧度 理解：理解：“轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角”是剛體繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中是剛體繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中P P點(diǎn)掃掠的行程度量，等點(diǎn)掃掠的行程度量，等效直線位移的路徑效直線位移的路徑l。lr

22、( (弧弧長(zhǎng)長(zhǎng)) )轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)角角度度= =( (半半徑徑) )19涉及的基本知識(shí)回顧復(fù)習(xí)涉及的基本知識(shí)回顧復(fù)習(xí)( (補(bǔ)充內(nèi)容補(bǔ)充內(nèi)容) )剛體轉(zhuǎn)動(dòng)剛體轉(zhuǎn)動(dòng)“角速度角速度”矢量的定義矢量的定義： “ “角速度角速度=常量常量”的轉(zhuǎn)動(dòng)叫的轉(zhuǎn)動(dòng)叫“勻速轉(zhuǎn)動(dòng)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)”。,:ddt 角角速速度度矢矢量量定定義義：位位于于轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸軸上上, ,模模= =方方向向 右右手手握握軸軸, ,四四指指同同轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向向, ,拇拇指指指指方方向向20涉及的基本知識(shí)回顧復(fù)習(xí)涉及的基本知識(shí)回顧復(fù)習(xí)( (補(bǔ)充內(nèi)容補(bǔ)充內(nèi)容) )轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)“角加速度角加速度”矢量的定義矢量的定義：“角加速度角加速度=常量常量”的轉(zhuǎn)動(dòng)叫的轉(zhuǎn)動(dòng)叫“勻變速轉(zhuǎn)

23、動(dòng)勻變速轉(zhuǎn)動(dòng)”?！敖橇拷橇俊保恨D(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角、角速度、角速度、角加速度、角加速度?！熬€量線量”：弧長(zhǎng)：弧長(zhǎng)l、一點(diǎn)的線速度、一點(diǎn)的線速度u、一點(diǎn)的切向加速度、一點(diǎn)的切向加速度、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速n 角量與線量的關(guān)系：角量與線量的關(guān)系： 弧長(zhǎng)：弧長(zhǎng)： l =r （弧長(zhǎng)（弧長(zhǎng)=半徑半徑轉(zhuǎn)角）轉(zhuǎn)角） 線速度：線速度： u =r （線速度（線速度=半徑半徑角速度）角速度） 切向加速度：切向加速度：=r （切向加速度（切向加速度=半徑半徑角加速度）角加速度） 轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速： n =(60)/ 2 （“轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/ /分分”轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速=60=60* *角速度角速度22）22t0lindtdt 角角加加速速度度: 單: 單位位：弧

24、弧度度/秒/秒 ，可可寫(xiě)寫(xiě)作作: 秒: 秒角角加加速速度度矢矢量量定定義義：位位于于轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸軸上上, 方, 方向向同同 正 正值值：加加速速轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)，負(fù)負(fù)值值：減減速速轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)21涉及的基本知識(shí)回顧復(fù)習(xí)涉及的基本知識(shí)回顧復(fù)習(xí)( (補(bǔ)充內(nèi)容補(bǔ)充內(nèi)容) )剛體剛體“勻變速轉(zhuǎn)動(dòng)勻變速轉(zhuǎn)動(dòng)”與質(zhì)點(diǎn)與質(zhì)點(diǎn)“勻變速直線運(yùn)動(dòng)勻變速直線運(yùn)動(dòng)”比較比較：“勻變速轉(zhuǎn)動(dòng)勻變速轉(zhuǎn)動(dòng)”: :指角加速度恒量指角加速度恒量 運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的基本公式運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的基本公式0 20t0tttv = v +at tFmaMl =vv = al v t +tttJa 222202211222 質(zhì)質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)勻勻變變速速直直線線運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)

25、剛剛體體繞繞軸軸勻勻變變速速轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng) 牛牛頓頓第第二二定定律律 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 動(dòng)動(dòng)定定理理 ( (力力矩矩) 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)慣慣量量 角角加加速速度度22涉及的基本知識(shí)回顧復(fù)習(xí)涉及的基本知識(shí)回顧復(fù)習(xí)( (補(bǔ)充內(nèi)容補(bǔ)充內(nèi)容) )質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)的“勻速圓周運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)”屬于屬于“變速曲線運(yùn)動(dòng)變速曲線運(yùn)動(dòng)”，質(zhì)點(diǎn)一定受外力的作用，也一定有，質(zhì)點(diǎn)一定受外力的作用，也一定有加速度。加速度。 描述質(zhì)點(diǎn)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物理量如下：描述質(zhì)點(diǎn)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物理量如下： 線速度線速度：數(shù)值恒定，方向沿切向連續(xù)變化。：數(shù)值恒定，方向沿切向連續(xù)變化。 向心力向心力：數(shù)值恒定，方向與線速度垂直，指向圓心，連續(xù)變化。：數(shù)值恒定，方向與線速度垂直，指向圓心，連續(xù)變化。 是作勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體所受到的指向圓心的合外力。是作勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體所受到的指向圓心的合外力。 向心力只改變線速度的方向向心力只改變線速度的方向, ,不改變線速度的大小不改變線速度的大小 向心加速度向心加速度：數(shù)值恒定，方向同向心力方向，連續(xù)變化。：數(shù)值恒定，方向同向心力方向，連