机电控制系统的建模与分析实践

"该课程是关于控制系统的建模与分析，涵盖了从基本概念到实际应用的多个方面。课程由陈殿生教授和王田苗教授共同讲授，旨在教授学生机电控制工程的设计方法、系统建模理论以及现代控制技术。通过一系列的讲座和实践，学生将学习到机械设计、传感器和驱动技术、MATLAB软件操作、单片机控制以及电机/工作台控制应用软件设计等关键技能。课程还包括系统分析、最优控制、最优设计、滤波与预测以及系统辨识等控制理论的核心概念。此外，课程还强调了控制系统数学模型的重要性，以及如何进行仿真分析与设计，探讨了参数变化对系统性能的影响，并介绍了常用的控制系统仿真工具。" 在控制系统的建模与分析中，首先，了解控制系统的基本概念和组成结构至关重要，这包括系统的输入、输出以及它们之间的相互作用。系统设计方法是机电控制系统的基础，涉及机械设计的理论和实践，例如教学机器人和双坐标工作台的构建。传感器和驱动是控制系统的关键组成部分，它们负责获取信息和执行动作。 系统建模理论和方法是课程的重点，它讲解了如何构建单关节机器人和双坐标工作台的数学模型，并通过MATLAB软件进行操作和仿真分析。单片机基础知识和控制器设计方法的介绍，使学生能够理解硬件层面的控制逻辑，同时，单片机的仿真调试技巧也是实践环节的重要内容。 课程还探讨了最优控制问题，即如何设计输入信号以达到期望的最优输出。最优设计则关注在给定输入和理想输出条件下，如何优化系统结构。滤波与预测技术用于处理已知系统输出时，识别输入信息或预测未来状态。系统辨识是通过输入输出数据来确定系统的内部结构和参数，为模型建立提供依据。 控制系统仿真分析是理解和优化系统性能的有效手段，它可以帮助分析系统参数变化对性能的影响，例如稳定性、响应速度和精度等。常见的控制系统仿真工具有SIMULINK、MATLAB/Simulink和AMESIM等，这些工具能够帮助工程师在实际硬件开发前进行虚拟测试和优化。 通过本课程的学习，学生不仅会掌握控制系统的理论知识，还将具备实际建模和分析的能力，为未来在机电控制领域的研究和工作打下坚实基础。