控制工程基礎(chǔ)及其應(yīng)用

第1章緒論(1)
1.1機(jī)械控制工程的概念(1)
1.1.1控制的基本概念(1)
1.1.2機(jī)械控制系統(tǒng)的基本概念(2)
1.1.3控制理論的發(fā)展概況(2)
1.1.4機(jī)械控制系統(tǒng)的發(fā)展概況(3)
1.2控制系統(tǒng)的分類(4)
1.2.1按輸入量的變化規(guī)律分類(4)
1.2.2按有無反饋分類(5)
1.2.3按傳遞信號(hào)的性質(zhì)分類(5)
1.2.4按系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述分類(5)
1.2.5按系統(tǒng)輸入輸出數(shù)量分類(6)
1.2.6按閉環(huán)回路的數(shù)目分類(6)
1.3機(jī)械控制系統(tǒng)的基本控制方式(6)
1.3.1開環(huán)控制方式(6)
1.3.2閉環(huán)（反饋）控制方式(7)
1.3.3復(fù)合控制方式(8)
1.4機(jī)械控制系統(tǒng)的組成(8)
1.4.1機(jī)械控制系統(tǒng)的基本組成(8)
1.4.2機(jī)械控制系統(tǒng)中的基本環(huán)節(jié)(9)
1.4.3機(jī)械控制系統(tǒng)中的量(9)
1.5機(jī)械控制系統(tǒng)理論的研究對象與基本要求(10)
1.5.1機(jī)械控制系統(tǒng)理論的研究對象與任務(wù)(10)
1.5.2機(jī)械控制系統(tǒng)的基本要求(12)
1.6本書的體系結(jié)構(gòu)(13)
1.7知識(shí)要點(diǎn)(14)
1.7.1機(jī)械工程控制概述(14)
1.7.2控制系統(tǒng)的分類(15)
1.7.3控制系統(tǒng)的組成和基本要求(16)
1.7.4課程性質(zhì)與任務(wù)(18)
1.8例題解析(18)
習(xí)題(20)
第2章控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型(24)
2.1控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基本概念(24)
2.1.1系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及分類(24)
2.1.2建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的一般方法(25)
2.2控制系統(tǒng)的微分方程(26)
2.2.1列寫微分方程的一般步驟(26)
2.2.2典型系統(tǒng)的微分方程(26)
2.2.3非線性數(shù)學(xué)模型的線性化(30)
2.3控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)(31)
2.3.1傳遞函數(shù)的基本概念及主要特點(diǎn)(32)
2.3.2控制系統(tǒng)的特征方程和零、極點(diǎn)(33)
2.3.3典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)(34)
2.4控制系統(tǒng)的方框圖及其化簡(39)
2.4.1控制系統(tǒng)方框圖的構(gòu)成要素及建立(40)
2.4.2控制系統(tǒng)方框圖的連接方式(43)
2.4.3控制系統(tǒng)方框圖的等效變換與化簡(45)
2.4.4輸入和干擾同時(shí)作用下的系統(tǒng)傳遞函數(shù)(49)
2.5機(jī)電控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)推導(dǎo)舉例(51)
2.6數(shù)學(xué)模型的MATLAB語言描述(56)
2.7知識(shí)要點(diǎn)(59)
2.7.1系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型與微分方程(59)
2.7.2系統(tǒng)分析的基本數(shù)學(xué)工具——傳遞函數(shù)(60)
2.8例題解析(67)
習(xí)題(75)
第3章控制系統(tǒng)的時(shí)域分析(79)
3.1控制系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)及其性能指標(biāo)(79)
3.1.1時(shí)間響應(yīng)的概念及組成(79)
3.1.2典型輸入信號(hào)(81)
3.1.3控制系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo)(84)
3.1.4控制系統(tǒng)時(shí)域分析的基本方法及步驟(85)
3.2一階系統(tǒng)的時(shí)域分析(86)
3.2.1一階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型(86)
3.2.2一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)(87)
3.2.3一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)(88)
3.2.4一階系統(tǒng)的單位速度響應(yīng)(89)
3.3二階系統(tǒng)的時(shí)域分析(90)
3.3.1二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)(90)
3.3.2單位階躍響應(yīng)下二階系統(tǒng)的時(shí)域性能分析(95)
3.3.3二階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)(102)
3.3.4二階系統(tǒng)的單位速度響應(yīng)(102)
3.4高階系統(tǒng)的時(shí)域分析(104)
3.4.1高階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)分析(104)
3.4.2高階系統(tǒng)的 極點(diǎn)與簡化(105)
3.5控制系統(tǒng)的時(shí)域穩(wěn)定性分析(108)
3.5.1線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件(108)
3.5.2勞斯（Routh）穩(wěn)定判據(jù)(110)
3.6控制系統(tǒng)誤差時(shí)域分析及計(jì)算(114)
3.6.1系統(tǒng)的誤差與偏差(114)
3.6.2系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與穩(wěn)態(tài)偏差(115)
3.6.3系統(tǒng)的型次與偏差系數(shù)(116)
3.6.4擾動(dòng)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差(118)
3.6.5提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的措施(120)
3.7知識(shí)要點(diǎn)(120)
3.7.1控制系統(tǒng)響應(yīng)構(gòu)成與時(shí)域特征(120)
3.7.2控制系統(tǒng)時(shí)域動(dòng)態(tài)性能分析(122)
3.7.3控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性(128)
3.7.4控制系統(tǒng)誤差時(shí)域分析(129)
3.8時(shí)域分析的MATLAB求解(132)
3.9例題解析(139)
習(xí)題(146)
第4章根軌跡法(151)
4.1根軌跡與根軌跡方程(151)
4.1.1根軌跡的基本概念(151)
4.1.2根軌跡方程(153)
4.2根軌跡繪制的基本法則(155)
4.3參數(shù)根軌跡及非 小相位系統(tǒng)(165)
4.3.1參數(shù)根軌跡(165)
4.3.2非 小相位系統(tǒng)的根軌跡(167)
4.4附加開環(huán)零、極點(diǎn)對系統(tǒng)性能的影響(168)
4.4.1附加開環(huán)零點(diǎn)對系統(tǒng)性能的影響(168)
4.4.2附加開環(huán)極點(diǎn)對系統(tǒng)性能的影響(171)
4.4.3增加一對開環(huán)零、極點(diǎn)對根軌跡及系統(tǒng)性能的影響(172)
4.5知識(shí)要點(diǎn)(173)
4.5.1根軌跡定義(173)
4.5.2根軌跡的幅值條件和相角條件(173)
4.5.3繪制根軌跡(174)
4.5.4利用根軌跡分析系統(tǒng)的性能(176)
4.6利用MATLAB語言繪制系統(tǒng)的根軌跡圖(177)
4.7例題解析(178)
習(xí)題(186)
第5章控制系統(tǒng)的頻域分析(188)
5.1頻域特性的基本概念(188)
5.1.1頻率特性的定義(189)
5.1.2頻率特性和傳遞函數(shù)的關(guān)系(190)
5.1.3頻率特性的圖形表示方法(191)
5.2典型環(huán)節(jié)及一般系統(tǒng)的頻率特性(194)
5.2.1開環(huán)系統(tǒng)的典型環(huán)節(jié)分解(194)
5.2.2典型環(huán)節(jié)的頻率特性(195)
5.2.3不穩(wěn)定環(huán)節(jié)的頻率特性(202)
5.2.4一般系統(tǒng)Nyquist圖的繪制(203)
5.2.5一般系統(tǒng)Bode圖的繪制(206)
5.2.6 小相位系統(tǒng)和非 小相位系統(tǒng)(208)
5.3控制系統(tǒng)的頻域穩(wěn)定判據(jù)與相對穩(wěn)定性(209)
5.3.1Nyquist穩(wěn)定判據(jù)(209)
5.3.2Bode穩(wěn)定判據(jù)(213)
5.3.3控制系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性(214)
5.4頻率性能指標(biāo)(216)
5.5利用MATLAB語言分析頻域特性(217)
5.5.1用MATLAB語言作(218)
5.5.2用MATLAB語言作Bode圖(219)
5.5.3Nichols圖(221)
5.6知識(shí)要點(diǎn)(221)
5.6.1頻域特性的基本概念(221)
5.6.2典型環(huán)節(jié)和一般系統(tǒng)的頻率特性(223)
5.6.3頻率特性的性能指標(biāo)(227)
5.6.4控制系統(tǒng)的頻域穩(wěn)定性(228)
5.7例題解析(229)
習(xí)題(236)
第6章控制系統(tǒng)的校正(238)
6.1控制系統(tǒng)校正概述(238)
6.1.1校正的概念(238)
6.1.2校正的方法(238)
6.1.3校正裝置(240)
6.2控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)與一般原則(241)
6.2.1控制系統(tǒng)時(shí)頻性能指標(biāo)及誤差準(zhǔn)則(241)
6.2.2頻域性能指標(biāo)與時(shí)域性能指標(biāo)的關(guān)系(243)
6.2.3控制系統(tǒng)校正的一般原則(247)
6.2.4系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法(248)
6.3串聯(lián)校正(249)
6.3.1滯后校正(249)
6.3.2超前校正(258)
6.3.3滯后超前校正(264)
6.4反饋校正(269)
6.4.1反饋的作用(269)
6.4.2反饋校正裝置的設(shè)計(jì)(273)
6.5前饋校正(275)
6.6控制系統(tǒng)的根軌跡法校正(276)
6.6.1串聯(lián)滯后校正(276)
6.6.2串聯(lián)超前校正(279)
6.6.3串聯(lián)滯后超前校正(284)
6.7知識(shí)要點(diǎn)(287)
6.7.1系統(tǒng)校正概述(287)
6.7.2控制系統(tǒng)時(shí)頻性能指標(biāo)及轉(zhuǎn)換關(guān)系(288)
6.7.3系統(tǒng)的無源校正(289)
6.8例題解析(293)
習(xí)題(303)
第7章機(jī)械控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例(306)
7.1機(jī)電控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)(306)
7.1.1機(jī)電控制系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)要求(306)
7.1.2機(jī)電控制系統(tǒng)的控制方案設(shè)計(jì)(307)
7.2機(jī)電控制系統(tǒng)的元件選擇(310)
7.2.1測量元件的選擇(311)
7.2.2執(zhí)行電機(jī)的選擇(314)
7.2.3放大裝置的選擇(320)
7.3機(jī)電控制系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)例(323)
7.3.1機(jī)電控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論概述(323)
7.3.2機(jī)電控制系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)的基本流程(324)
7.3.3機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例分析(326)
7.4過程工業(yè)裝備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用(335)
7.4.1熱交換器溫度反饋控制系統(tǒng)(335)
7.4.2單回路過程工業(yè)控制系統(tǒng)的應(yīng)用(337)
7.4.3流體輸送設(shè)備的控制(341)
7.5控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的MATLAB實(shí)現(xiàn)(346)
7.5.1MATLAB概述(346)
7.5.2例題解析(347)
習(xí)題(356)
附錄Laplace變換法(358)
參考文獻(xiàn)(366)