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(duì)象與基本要求(10)
1.5.1機(jī)械控制系統(tǒng)理論的研究對(duì)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(jiǎn)(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(jiǎn)(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(jiǎn)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(duì)系統(tǒng)性能的影響(168)
4.4.1附加開環(huán)零點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)性能的影響(168)
4.4.2附加開環(huán)極點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)性能的影響(171)
4.4.3增加一對(duì)開環(huán)零、極點(diǎn)對(duì)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(duì)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(duì)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(cè)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)