機械工程控制基礎(chǔ)課件

1、前言 自動控制是一門理論性很強的科學技術(shù)，一般泛稱為“自動控制技術(shù)”。 自動控制理論是本學科的技術(shù)基礎(chǔ)課，該課程與其它課程的關(guān)系，如下圖所示：大學物理理論力學自動控制理論電機與拖動模擬電子技術(shù)線性代數(shù)高等數(shù)學復變函數(shù)、拉普拉斯變換電路理論信號與系統(tǒng)教 材 機械工程控制基礎(chǔ) ，楊叔子主編，華中科技大學出版社參考教材 機械控制工程基礎(chǔ) 朱驥北主編，機械工業(yè)出版社自動控制理論 鄒伯敏主編，機械工業(yè)出版社 自動控制原理 胡松濤主編，國防工業(yè)出版社第一章 緒論 第一節(jié) 機械工程控制論的研究對象與任務(wù) 第二節(jié) 系統(tǒng)及其模型 第三節(jié) 反饋 第四節(jié) 系統(tǒng)的分類及對控制系統(tǒng)的基本要求 第五節(jié) 機械制造的發(fā)展與控

2、制理論的應(yīng)用 第六節(jié) 控制理論發(fā)展的簡單回顧 第七節(jié) 本課程的特點與學習方法 在科學和工程技術(shù)的發(fā)展過程中，自動控制技術(shù)起著重要的作用。除了在宇宙飛船、導彈發(fā)射和飛機駕駛等系統(tǒng)中，自動控制技術(shù)具有特別重要的作用之外，它在現(xiàn)代機器制造和工業(yè)生產(chǎn)過程中也是不可缺少的重要組成部分。 隨著自動控制理論和技術(shù)的不斷發(fā)展，給人們提供了獲得動態(tài)系統(tǒng)最佳性能的方法，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本，提高了勞動生產(chǎn)率，使人們從繁重的體力勞動和重復的手工操作中解放出來。 本章將對本課程的主要內(nèi)容作一個簡介，使同學們對自動控制理論的內(nèi)容有一個基本了解，以便更好地學習以后各章節(jié)。控制：對對象施加某種操作，使其產(chǎn)生所預期

3、的行為。 自動控制：該操作由控制裝置自動完成，無須人直接參與。即，在人不直接參與的情況下，通過控制器使被控對象（如機器設(shè)備、生產(chǎn)過程）的某些物理量（或工作狀態(tài)）能自動地按照預定的規(guī)律變化（或運行）。引 言一、自動控制技術(shù)應(yīng)用于軍事、航天領(lǐng)域 火炮、雷達、跟蹤系統(tǒng)； 人造衛(wèi)星； 宇宙飛船。 二、自動控制技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程 軋鋼過程； 工業(yè)窯爐；石油化工； 水泥建材；玻璃、造紙等三、自動控制技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 自動灌溉；農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測等。 四、自動控制技術(shù)應(yīng)用于其他領(lǐng)域 生物：人口控制，藥物動力學 金融：貨幣控制 家庭：電飯煲，洗衣機，空調(diào)，冰箱引 言 自動控制技術(shù)已成為促進當代生產(chǎn)發(fā)展和

4、科學技術(shù)進步的重要因素，是最有發(fā)展前途的技術(shù)科學之一。 自動控制往往是參考人工控制而建立起來的，以下通過一些簡單的、典型例子，來說明控制系統(tǒng)的工作原理。 實例一 水箱水位圖1-1 水箱水位的人工控制系統(tǒng)原理圖1、手動控制： 觀測實際水位，將實際水位與要求的水位值相比較，得出兩者偏差。 根據(jù)偏差的大小和方向調(diào)節(jié)進水閥門的開度，即當實際水位高于要求值時，關(guān)小進水閥門開度，否則加大閥門開度以改變進水量，從而改變水箱水位，使之與要求值保持一致。 實例一 水箱水位圖1-2 水箱水位的自動控制系統(tǒng)原理圖2、自動控制： 當實際水位低于要求水位時，電位器輸出電壓值為正，且其大小反映了實際水位與水位要求值的差值

5、，放大器輸出信號將有正的變化，電動機帶動減速器使閥門開度增加，直到實際水位重新與水位要求值相等時為止。引 言第一節(jié) 機械工程控制論的研究對象與任務(wù) 具體地說，它研究的是工程技術(shù)中的廣義系統(tǒng)在一定的外界條件作用下，從系統(tǒng)一定的初始狀態(tài)出發(fā)，所經(jīng)歷的由其內(nèi)部的固有特性所決定的整個動態(tài)歷程； 換句話說，就是研究系統(tǒng)及其輸入、輸出三者之間的動態(tài)關(guān)系。第一節(jié) 機械工程控制論的研究對象與任務(wù)第一節(jié) 機械工程控制論的研究對象與任務(wù)第一節(jié) 機械工程控制論的研究對象與任務(wù)對上例，需研究的問題可歸納為以下三類：第一類，系統(tǒng)、輸入 輸出第二類，系統(tǒng)、輸出 輸入第三類，輸入、輸出 系統(tǒng)第一節(jié) 機械工程控制論的研究對象

6、與任務(wù)第二節(jié) 系統(tǒng)及其模型一、系統(tǒng)系統(tǒng)：就是由相互聯(lián)系、相互作用的若干部分構(gòu)成，而且有一定的目的或一定運動規(guī)律的一個整體。特點：1）整體性：系統(tǒng)由許多要素組成，各個組成部分是不可分割的。2）相關(guān)性：系統(tǒng)內(nèi)部各要素之間相互以一定規(guī)律聯(lián)系著。3）層次性：系統(tǒng)可以分解為一系列的子系統(tǒng)，并存在一定的層次結(jié)構(gòu)。4）目的性：系統(tǒng)具有某種目的，要達到既定的目的，系統(tǒng)必須具有一定的功能（如控制、調(diào)節(jié)和管理的功能）。二、機械系統(tǒng)機械系統(tǒng)：以實現(xiàn)一定的機械運動、輸出一定的機械能，以及承受一定的機械載荷為目的的系統(tǒng)，稱為機械系統(tǒng)。對于機械系統(tǒng)，其輸入和輸出分別稱為“ 激勵” 和“ 響應(yīng)”。第二節(jié) 系統(tǒng)及其模型三、系

7、統(tǒng)模型 模型: 就是對系統(tǒng)的一種客觀描述，它通常是真實系統(tǒng)的一種簡化。實物模型物理模型數(shù)學模型靜態(tài)模型動態(tài)模型靜態(tài)模型：反映系統(tǒng)在恒定載荷或緩變載荷作用下或在系統(tǒng)平衡狀態(tài)下 的特性。（一般用代數(shù)方程描述）動態(tài)模型：用于研究系統(tǒng)在迅變載荷作用下或在系統(tǒng)不平衡狀態(tài)下的 特性。 （一般用微分方程或差分方程描述）第二節(jié) 系統(tǒng)及其模型 動態(tài)模型在一定的條件下可以轉(zhuǎn)換成靜態(tài)模型。在控制理論或控制工程中，一般關(guān)心的是系統(tǒng)的動態(tài)特性，因此，往往需要采用動態(tài)數(shù)學模型。即，一般所指的系統(tǒng)的數(shù)學模型是描述系統(tǒng)動態(tài)特性的數(shù)學表達式。第三節(jié) 反饋外反饋：在自動控制系統(tǒng)中，為達到某種控制目的而人為加入的反饋， 稱為外反饋

8、。內(nèi)反饋：在系統(tǒng)或過程中存在的各種自然形成的反饋，稱為內(nèi)反饋。 內(nèi)反饋是系統(tǒng)內(nèi)部各個元素之間相互耦合的結(jié)果。它是造成機械系統(tǒng)存在一定的動態(tài)特性的根本原因，紛繁復雜的內(nèi)反饋的存在使得機械系統(tǒng)變得異常復雜。對于機械系統(tǒng)中普遍存在的內(nèi)反饋現(xiàn)象應(yīng)引起足夠的重視。第三節(jié) 反饋例1 發(fā)動機離心調(diào)速系統(tǒng)第三節(jié) 反饋第三節(jié) 反饋第三節(jié) 反饋第三節(jié) 反饋第四節(jié) 系統(tǒng)的分類及對控制系統(tǒng)的基本要求一、系統(tǒng)的幾種分類 對控制系統(tǒng)，可從不同角度加以分類。按反饋情況：開環(huán)控制、閉環(huán)控制、復合控制按元件類型：機械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、機電系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、生物系統(tǒng)等。按系統(tǒng)功能：溫度、壓力、位置、速度按系統(tǒng)性能：線性與非

9、線性、定常與時變按輸入信號變化規(guī)律：恒值、隨動、程序控制按系統(tǒng)內(nèi)部傳輸信號的性質(zhì)：連續(xù)與離散按輸入、輸出信號的數(shù)目：單輸入-單輸出系統(tǒng)與多輸入-多輸出系統(tǒng)1、按反饋情況 自動控制系統(tǒng)有三種基本控制方式：開環(huán)控制方式、閉環(huán)控制方式（反饋控制方式）和復合控制方式，它們都有其各自的特點和不同的使用場合。其中閉環(huán)控制方式是自動控制系統(tǒng)最基本的控制方式,也是應(yīng)用最廣泛的一種控制方式。（1）開環(huán)控制方式 開環(huán)控制方式是指控制裝置與被控對象之間只有順向作用而沒有反向聯(lián)系的控制過程,按這種方式組成的系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng),其特點是系統(tǒng)的輸出量不會對系統(tǒng)的控制作用發(fā)生影響。特點：結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，成本低；但是精

10、度低，抗干擾能力差。點擊下圖查看Flash動畫（2）閉環(huán)控制方式（反饋控制） 需要控制的是受控對象的被控量，而測量的是被控量對給定值的偏差。無論是由干擾造成的，還是由結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化引起的，只要被控量出現(xiàn)偏差，系統(tǒng)自行糾偏。特點：抗干擾能力強，穩(wěn)態(tài)精度高；但是存在穩(wěn)定性問題，并且結(jié)構(gòu)復雜，實現(xiàn)不易，成本高。 開環(huán)控制與閉環(huán)控制比較如何選用開環(huán)控制或閉環(huán)控制？應(yīng)當注意以下幾個方面： 當系統(tǒng)的輸入量能預先知道，并且不存在任何擾動時，采用開環(huán)控制比較合適。 當輸出量難于測量，或者要測量輸出量在經(jīng)濟上不允許時，采用開環(huán)系統(tǒng)比較合適。 從成本、功率的角度出發(fā)，為了減少系統(tǒng)所需要的成本、功率，在可能情況下應(yīng)

11、當采用開環(huán)控制。 將開環(huán)控制與閉環(huán)控制適當?shù)亟Y(jié)合在一起，通常比較經(jīng)濟，并且能夠獲得滿意的綜合性能。2、按系統(tǒng)性能來分 線性系統(tǒng)是指組成系統(tǒng)的元器件的靜態(tài)特性為直線，能用線性常微分方程描述其輸出與輸入關(guān)系的系統(tǒng)。線性系統(tǒng)的主要特點是具有疊加性和齊次性。 本課程研究線性定常系統(tǒng)（或稱為線性時不變系統(tǒng)、自治系統(tǒng)），簡單涉及非線性系統(tǒng)。 非線性系統(tǒng)是指組成系統(tǒng)的元器件中有一個以上具有非直線的靜態(tài)特性的系統(tǒng)。非線性系統(tǒng)還可分為非線性時變系統(tǒng)與非線性定常系統(tǒng)。 嚴格地說，實際上不存在線性系統(tǒng)，這是因為各種實際的物理系統(tǒng)總是具有不同程度的非線性，但只要非線性不嚴重，在一定范圍內(nèi)能用線性系統(tǒng)的理論和方法對待的

12、系統(tǒng)都可視為線性系統(tǒng)。3、按輸入信號變化規(guī)律來分 恒值控制系統(tǒng)又稱為定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)或自動鎮(zhèn)定系統(tǒng)。特點：系統(tǒng)輸入量（即給定值）不變，但由于擾動使被控量偏離要求值，該系統(tǒng)能根據(jù)偏差產(chǎn)生控制作用，使被控量恢復到要求值，并以一定的準確度保持在要求值附近。 隨動系統(tǒng)又稱為伺服系統(tǒng)。特點：給定值是預先未知的、隨時間任意變化，要求系統(tǒng)被控量以盡可能小的誤差跟隨給定值變化。 程序控制系統(tǒng)。特點：系統(tǒng)輸入量按預定程序變化。4、按系統(tǒng)內(nèi)部傳輸信號的性質(zhì)來分 連續(xù)系統(tǒng)，各部分的輸入和輸出信號都是連續(xù)變化的模擬量，可用微分方程來描述各部分輸入-輸出關(guān)系的系統(tǒng)。 離散系統(tǒng)，某一處或多處的信號以脈沖序列或數(shù)碼形式傳遞的系

13、統(tǒng)。 離散系統(tǒng)也有線性離散系統(tǒng)和非線性離散系統(tǒng)、定常離散系統(tǒng)和時變離散系統(tǒng)之分。 單輸入單輸出系統(tǒng)（SISO, Single Input Single Output)：只有一個輸入量和一個輸出量的控制系統(tǒng)，也稱為單變量系統(tǒng)。如前述的水箱水位控制系統(tǒng)。 多輸入多輸出系統(tǒng)（MIMO, Multiple Inputs Multiple Outputs): 有多個輸入量和多個輸出量的控制系統(tǒng)，也稱為多變量系統(tǒng)。如后述的火力發(fā)電廠綜合控制系統(tǒng) 。5、按輸入、輸出信號的數(shù)目來分 系統(tǒng)方框圖 為了使控制系統(tǒng)的表示既簡單又明了，在控制工程中一般采用方框圖來表示系統(tǒng)的組成及各組成部分之間信號的傳輸關(guān)系。 系統(tǒng)方

14、框圖由許多對信號（ 量） 進行單向傳遞的元件方框和一些連線組成，表征了系統(tǒng)各元件之間及系統(tǒng)與外界之間進行信息交換的過程。它包括三個基本的單元， 即 元件方框 比較點（ 相加點） 引出點（ 分支點） 系統(tǒng)方框圖 元件方框：方框中寫入元、部件的名稱，進入箭頭表示其輸入信號； 引出箭頭表示其輸出信號。 系統(tǒng)方框圖 比較點（ 相加點）： 表示兩個或兩個以上的信號進行相加或相減運算?！?+”表示信號相加；“ -”表示信號相減。 系統(tǒng)方框圖 引出點（ 分支點）： 表示信號的引出或信號的分支， 箭頭表示信號的傳遞方向， 線上標記信號的名稱。 自動控制系統(tǒng)的一般組成形式被控對象r(t)u(t)c(t)反饋環(huán)節(jié)

15、e(t)給定環(huán)節(jié)b(t)放大元件執(zhí)行元件串聯(lián)校正并聯(lián)校正比較環(huán)節(jié)擾動控制器被控對象r(t)u(t)c(t)反饋環(huán)節(jié)e(t)給定環(huán)節(jié)b(t)比較環(huán)節(jié)擾動 名詞術(shù)語 輸入信號 輸出信號 反饋信號 偏差信號 誤差信號 擾動信號自動控制系統(tǒng)被控對象給定環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié)反饋環(huán)節(jié)控制器校正環(huán)節(jié)執(zhí)行環(huán)節(jié)放大環(huán)節(jié)并聯(lián)校正串聯(lián)校正 輸入信號: （輸入量、控制量、給定量）是指控制輸出量 變化規(guī)律的信號； 輸出信號： （輸出量、被控制量、被調(diào)節(jié)量）輸出是輸入 的結(jié)果，它的變化規(guī)律通過控制應(yīng)與輸入信號 之間保持有確定的關(guān)系； 反饋信號：輸出信號經(jīng)反饋元件變換后加到輸入端的信號稱 反饋信號； 偏差信號：輸入信號與主反饋信號

16、之差； 誤差信號：輸出量實際值與希望值之差； 擾動信號：偶然的無法加以人為控制的信號； 自動控制系統(tǒng)方框圖的繪制步驟（ 1） 分析控制系統(tǒng)的工作原理， 找出被控對象。（ 2） 分清系統(tǒng)的輸入量、輸出量。（ 3） 按照控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的定義， 找出相應(yīng)的各個環(huán)節(jié)。（ 4） 按信息流動的方向?qū)⒏鱾€環(huán)節(jié)用元件方框和連線連接起來。 實例一 水箱水位自動控制系統(tǒng)圖1-2 水箱水位的自動控制系統(tǒng)原理圖 當實際水位低于要求水位時，電位器輸出電壓值為正，且其大小反映了實際水位與水位要求值的差值，放大器輸出信號將有正的變化，電動機帶動減速器使閥門開度增加，直到實際水位重新與水位要求值相等時為止。圖1-4 水箱水位

17、控制系統(tǒng)方框圖功率放 大器電動機 減速器閥門水箱浮子h0h1uduw1w2電位器u0u1圖1-3 恒溫箱控制系統(tǒng)原理圖 例題 恒溫箱控制系統(tǒng)圖1-5 恒溫箱控制系統(tǒng)方框圖第四節(jié) 系統(tǒng)的分類及對控制系統(tǒng)的基本要求二、對控制系統(tǒng)的基本要求 穩(wěn)、快、準 1、穩(wěn)（穩(wěn)定性） 穩(wěn)是指動態(tài)過程的震蕩傾向和系統(tǒng)重新恢復平衡工作狀態(tài)的能力。 穩(wěn)定性是對控制系統(tǒng)最基本的要求。 對于穩(wěn)定的恒值系統(tǒng)，被控量因擾動而偏離期望值后，經(jīng)過一個過渡過程時間，被控量應(yīng)恢復到原來的期望值狀態(tài)；對于穩(wěn)定的隨動系統(tǒng)，被控量應(yīng)能始終跟隨輸入量的變化。 2、快（快速性） 指動態(tài)過程（過渡過程）進行的時間長短。過程時間持續(xù)很長，將使系統(tǒng)長

18、久的出現(xiàn)大偏差，同時也說明系統(tǒng)響應(yīng)很遲鈍，難以復現(xiàn)快速變化的指令信號。穩(wěn)和快反映了系統(tǒng)在控制過程中的性能。點擊右圖查看Flash動畫3、準（準確性） 指系統(tǒng)過渡到新的平衡工作狀態(tài)以后，或系統(tǒng)受擾動重新恢復平衡之后，最終保持的精度，反映了動態(tài)過程后期的性能。 準通常用系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差來表示。點擊右圖查看Flash動畫幾點說明： “穩(wěn)”與“快”是說明系統(tǒng)動態(tài)過程（過渡過程）品質(zhì)。 “準”是說明系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)（靜態(tài)）品質(zhì) 穩(wěn)定性 是保證控制系統(tǒng)正常工作的先決條件。 線性控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性由系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)與參數(shù)所決定的，與外部條件無關(guān)。 系統(tǒng)的過渡過程產(chǎn)生的原因 ： 系統(tǒng)中存在著一些不同性質(zhì)的儲能元件，這些儲

19、能元件的能量不可能突變； 系統(tǒng)具有的能源功率有限，因而運動加速度有限。 由于受控對象的具體情況不同，各種系統(tǒng)對穩(wěn)、快、準的要求是有所側(cè)重的。例如隨動系統(tǒng)對快要求較高，而恒值控制系統(tǒng)則對穩(wěn)限制嚴格。 在同一個系統(tǒng)中，上述三方面的性能要求通常是相互制約的。第五節(jié) 機械制造的發(fā)展與控制理論的應(yīng)用 機電工業(yè)是我國最重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一 ，而傳統(tǒng)的機電產(chǎn)品正在向機電一體化（Mechatronics）方向發(fā)展。機電一體化產(chǎn)品或系統(tǒng)的顯著特點是控制自動化。機電控制型產(chǎn)品技術(shù)含量高，附加值大，在國內(nèi)外市場上具有很強的競爭優(yōu)勢，形成機電一體化產(chǎn)品發(fā)展的主流。當前國內(nèi)外機電結(jié)合型產(chǎn)品，諸如典型的工業(yè)機器人，數(shù)控機床

20、，自動導引車等都廣泛地應(yīng)用了控制理論。圖 1-10 三坐標數(shù)控機床機器手圖1-13 柔性制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng) 目前，控制理論在機械制造領(lǐng)域中應(yīng)用最為活躍的有下面幾個主要方面：（1）在機械制造過程自動化方面；（2）在加工過程的研究方面；（3）在產(chǎn)品與設(shè)備的設(shè)計方面；（4）在動態(tài)過程或參數(shù)的測試方面； 公元前14001100年，中國、埃及和巴比倫相繼出現(xiàn)自動計時漏壺，人類產(chǎn)生了最早期的控制思想。第六節(jié) 控制理論發(fā)展的簡單回顧一、古代自動控制系統(tǒng)方面的成就 公元前300年秦昭王時，由李冰父子主持設(shè)計修筑的著名水利工程都江堰，是一種液面控制，是“系統(tǒng)”觀念的杰出體現(xiàn)。 公元100年，亞歷山大的希羅發(fā)明

21、開閉廟門和分發(fā)圣水的自動計時裝置。 公元132年，中國科學家張衡（公元78139）研制出自動測量地震的地動儀。 公元235年，中國馬鈞研制出用齒輪傳動的自動指示方向的指南車(司南車）。 公元1788年，英國人J.Watt用離心式調(diào)速器控制蒸汽機的速度，由此產(chǎn)生了第一次工業(yè)革命。 維納，MIT教授。早期進行模擬計算機研究，二戰(zhàn)期間參與火炮控制研究，提煉出負反饋概念。 1948年，維納所著控制論的出版，標志著這門學科的正式誕生?？刂普摰牡旎嗣绹茖W家維納（Wiener,N.，18941964） 1954年，我國科學家錢學森在美國運用控制論思想和方法，用英文出版工程控制論，首先把控制論推廣到工程技

22、術(shù)領(lǐng)域。 接著短短的幾十年里，在各國科學家和科學技術(shù)人員的努力下，又相繼出現(xiàn)了生物控制論，經(jīng)濟控制論和社會控制論等，控制理論已經(jīng)滲透到各個領(lǐng)域，并伴隨著其它科學技術(shù)的發(fā)展，極大地改變了整個世界?？刂评碚撟陨硪苍趧?chuàng)造人類文明中不斷向前發(fā)展?？刂评碚摰闹行乃枷胧峭ㄟ^信息的傳遞、加工處理并加以反饋來進行控制，控制理論是信息學科的重要組成方面。 自動控制理論是自動控制技術(shù)的基礎(chǔ)理論，是一門理論性較強的工程科學。根據(jù)自動控制理論的內(nèi)容和發(fā)展的不同階段，控制理論可分為經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論兩大部分。 人們普遍認為最早工業(yè)應(yīng)用的自動裝置是1788年Watt發(fā)明的離心式蒸汽機調(diào)速器。 經(jīng)典控制理論 形成時

23、間：二十世紀40年代到50年代形成的一門獨立學科。 研究對象：以單輸入單輸出線性定常系統(tǒng)為主要研究對象。 研究方法：以傳遞函數(shù)作為系統(tǒng)的基本數(shù)學描述，以頻率法和根軌跡法作為分析和設(shè)計系統(tǒng)的兩種方法。二、控制理論的形成及其發(fā)展 現(xiàn)代控制理論 形成時間：始于二十世紀50年代末60年代初。 研究對象：適于研究多輸入多輸出系統(tǒng)，這些系統(tǒng)可以是線性的、非線性的、定常的或時變的。 研究方法：以狀態(tài)空間表達式作為系統(tǒng)的基本數(shù)學描述，以狀態(tài)空間法作為主要研究方法。最優(yōu)控制、最優(yōu)濾波、系統(tǒng)辨識、自適應(yīng)控制等理論都是這一領(lǐng)域重要的研究課題，近年來計算機技術(shù)和現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學的結(jié)合，又使現(xiàn)代控制理論在大系統(tǒng)理論和模仿人

24、類智能活動的人工智能控制等諸多領(lǐng)域有了重大發(fā)展。人類首次登上月球（美國，1969年） 首架航天飛機（美國，1981年） 首次沖出太陽系（美國，1989年） 仿人機器人（日本，2001年） 神州五號載人航天成功（中國，2003年） 勇氣號、機遇號火星探測器（美國，2004年） “作為技術(shù)科學的控制論，對工程技術(shù)、生物和生命現(xiàn)象的研究和經(jīng)濟科學，以及對社會研究都有深刻的意義，比起相對論和量子論對社會的作用有過之無不及我們可以毫不含糊地說從科學理論的角度來看，二十世紀上半葉的三大偉績是相對論、量子論和控制論，也許可以稱它們?yōu)槿椏茖W革命，是人類認識客觀世界的三大飛躍?！?錢學森 本課程的特點 本課程

25、是一門非常重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，是機電學院平臺課程。它是針對機械對象的控制，結(jié)合經(jīng)典控制理論形成的一門課程。本門課程主要介紹經(jīng)典控制理論，研究怎樣將其與機械相結(jié)合，并應(yīng)用于機械。 本課程在高等數(shù)學、理論力學、電工電子學等知識的基礎(chǔ)上，使學生掌握機械控制系統(tǒng)的基本原理及必要的實用知識。值得指出的是，盡管經(jīng)典控制理論在六十年代已完全發(fā)展成熟，但它并不過時，經(jīng)典控制理論是整個自動控制理論（包括現(xiàn)代控制理論）的基礎(chǔ)。用一個不十分貼切的比喻，盡管微積分的基本理論在幾百年前已經(jīng)發(fā)展成熟，但在高等數(shù)學中至今仍然起著重大作用。 第七節(jié) 本課程的特點與學習方法 本課程的任務(wù) 本課程要研究的問題有如下兩個方面，即一、控制系統(tǒng)的分析 1穩(wěn)定性分析 給出判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本方法，并闡述系統(tǒng)的穩(wěn)定性與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（或稱控制規(guī)律）及系統(tǒng)參數(shù)間