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機械工程式控制制基礎

作者：編者:李艷傑//于曉琳|責編:侯憲國//韓靜//鄧海平
出版社：機械工業
ISBN：9787111646136

出版日期：2020/08/01
裝幀：平裝
頁數：257

人民幣：RMB 49.8 元售價：元

內容大鋼

本書講述了經典控制理論的基本原理及其在機械工程領域中的應用。全書共8章，主要介紹了自動控制的基本概念、控制系統在時域和頻域中數學模型的建立，分析了單輸入單輸出線性定常系統的瞬態特性、穩定性和穩態特性，闡述了線性控制系統的時域分析法、頻域分析法、根軌跡法及設計校正方法。本書簡化或略去了較深奧的嚴格數學推導內容，引入了較多的例題，便於教學和自學。除第1章外，其餘各章均介紹了利用MATLAB進行相關分析的示例。為使讀者對經典控制理論的應用有一個完整的了解，本書系統並循序漸進地結合各章內容介紹了機床工作台位置自動控制系統和磁碟驅動器讀入系統兩個設計示例。
本書可作為普通高等院校機械工程及自動化、機械電子工程、機械設計製造及其自動化等專業的教材，也可供相關工程技術人員參考。

作者介紹

編者:李艷傑//于曉琳|責編:侯憲國//韓靜//鄧海平

前言
第1章  緒論
  1.1  控制理論的發展歷史
  1.2  自動控制系統的基本原理
    1.2.1  自動控制系統的基本概念
    1.2.2  反饋控制系統的基本組成
    1.2.3  自動控制系統的基本控制方式
    1.2.4  自動控制系統的分類
    1.2.5  自動控制系統的基本要求
  1.3  控制理論在工程中的應用舉例
    1.3.1  瓦特的飛球離心調速系統
    1.3.2  工作台位置自動控制系統
    1.3.3  磁碟驅動器讀入系統
    1.3.4  機器人位置與力控制系統
  1.4  自動控制系統的分析與設計工具
  1.5  本課程的特點和學時安排
  習題
第2章  控制系統的動態數學模型
  2.1  數學模型的概念
  2.2  控制系統的微分方程
    2.2.1  建立控制系統微分方程的基本步驟
    2.2.2  機械系統的微分方程
    2.2.3  電路系統的微分方程
    2.2.4  機電系統的微分方程
    2.2.5  非線性微分方程的線性化
  2.3  拉普拉斯變換和反變換
    2.3.1  拉普拉斯變換的定義
    2.3.2  典型函數的拉普拉斯變換
    2.3.3  拉普拉斯變換的性質
    2.3.4  拉普拉斯反變換及其計算方法
    2.3.5  借助拉普拉斯變換解常係數線性微分方程
  2.4  傳遞函數和典型環節的傳遞函數
    2.4.1  傳遞函數的概念
    2.4.2  特徵方程、零點和極點
    2.4.3  傳遞函數的求法
    2.4.4  典型環節的傳遞函數
  2.5  系統框圖及其簡化
    2.5.1  系統框圖的組成
    2.5.2  環節連接方式及運演算法則
    2.5.3  系統框圖的變化法則與簡化
    2.5.4  利用框圖簡化求系統傳遞函數
    2.5.5  信號流圖與梅遜公式
  2.6  控制系統的傳遞函數
  2.7  控制系統數學模型的MATLAB描述
    2.7.1  傳遞函數的MATLAB描述
    2.7.2  環節連接方式及系統框圖簡化的MATLAB描述
  2.8  系列工程問題舉例
    2.8.1  工作台位置自動控制系統數學建模
    2.8.2  磁碟驅動器讀入系統數學建模
  習題

第3章  時域瞬態響應分析
  3.1  時域響應及典型輸入信號
  3.2  一階系統的瞬態響應
    3.2.1  一階系統的單位階躍響應
    3.2.2  一階系統的單位斜坡響應
    3.2.3  一階系統的單位脈衝響應
    3.2.4  一階系統的單位加速度響應
  3.3  二階系統的瞬態響應
    3.3.1  二階系統的單位階躍響應
    3.3.2  二階系統的單位脈衝響應
    3.3.3  二階系統的單位斜坡響應
  3.4  二階系統瞬態響應的性能指標
  3.5  高階系統的瞬態響應
  3.6  MATLAB在時間響應分析中的應用
    3.6.1  基於MATLAB工具箱的時域分析
    3.6.2  系統框圖輸入與模擬工具Simulink
  3.7  系列工程問題舉例
    3.7.1  工作台位置自動控制系統的時域響應分析
    3.7.2  磁碟驅動器讀入系統的時域響應分析
  習題
第4章  控制系統的頻率特性分析
  4.1  頻率特性
    4.1.1  頻率特性概述
    4.1.2  頻率特性的特點與作用
    4.1.3  頻率特性的求取方法
  4.2  極坐標圖
    4.2.1  極坐標圖概述
    4.2.2  典型環節的極坐標圖
    4.2.3  一般系統極坐標圖的作圖方法
    4.2.4  極坐標圖的一般形狀
  4.3  對數坐標圖
    4.3.1  典型環節頻率特性的對數坐標圖
    4.3.2  一般系統對數坐標圖的作圖方法
    4.3.3  最小相位系統
  4.4  由頻率特性曲線求系統傳遞函數
  4.5  控制系統的閉環頻率性能指標
    4.5.1  開環頻率特性與閉環頻率特性的關係
    4.5.2  閉環頻率性能指標
  4.6  利用MATLAB繪製頻率特性曲線
    4.6.1  奈奎斯特曲線的繪製
    4.6.2  伯德圖的繪製
  4.7  系列工程問題舉例
    4.7.1  工作台位置自動控制系統的頻域分析
    4.7.2  磁碟驅動器讀入系統的頻域分析
  習題
第5章  控制系統的穩定性分析
  5.1  系統穩定性的基本概念及充分必要條件
    5.1.1  系統穩定性的基本概念
    5.1.2  系統穩定的充分必要條件
  5.2  代數穩定判據

    5.2.1  勞斯穩定判據
    5.2.2  赫爾維茨穩定判據
  5.3  奈奎斯特穩定判據
    5.3.1  輻角定理
    5.3.2  輔助函數
    5.3.3  奈奎斯特穩定判據
    5.3.4  奈奎斯特穩定判據的應用舉例
  5.4  伯德判據
  5.5  控制系統的相對穩定性
  5.6  利用MATLAB分析系統穩定性
  5.7  系列工程問題舉例
    5.7.1  工作台位置自動控制系統穩定性分析
    5.7.2  磁碟驅動器讀入系統穩定性分析
  習題
第6章  控制系統的誤差分析
  6.1  穩態誤差的基本概念
  6.2  由輸入信號引起的穩態誤差
    6.2.1  穩態誤差計算
    6.2.2  靜態誤差係數
  6.3  干擾引起的穩態誤差
  6.4  減小系統誤差的途徑
  6.5  利用MATLAB計算系統的穩態誤差
  6.6  系列工程問題舉例
    6.6.1  工作台位置自動控制系統誤差分析
    6.6.2  磁碟驅動器讀入系統誤差分析
  習題
第7章  控制系統的綜合與校正
  7.1  系統的性能指標
    7.1.1  時域性能指標
    7.1.2  頻域性能指標
    7.1.3  開環頻率特性的三個頻段
    7.1.4  閉環頻域指標與時域指標的關係
  7.2  系統校正概述
  7.3  串聯校正
    7.3.1  相位超前校正
    7.3.2  相位滯后校正
    7.3.3  相位滯后超前校正
  7.4  採用對數坐標圖進行串聯校正網路的設計
    7.4.1  相位超前校正網路設計
    7.4.2  相位滯后校正網路設計
    7.4.3  相位滯后超前校正環節設計
  7.5  並聯校正
    7.5.1  反饋校正
    7.5.2  前饋校正
  7.6  PID控制
  7.7  利用MATLAB進行系統校正設計
  7.8  系列工程問題舉例
    7.8.1  工作台位置自動控制系統校正設計
    7.8.2  磁碟驅動器讀入系統校正設計
  習題

第8章  根軌跡法
  8.1  根軌跡與系統特性
  8.2  根軌跡的幅值條件和相角條件
  8.3  繪製根軌跡的基本規則
  8.4  應用MATLAB繪製根軌跡
  8.5  系列工程問題舉例
    8.5.1  工作台位置自動控制系統的根軌跡分析
    8.5.2  磁碟驅動器讀入系統的參數根軌跡分析
  習題
附錄  拉普拉斯變換表
參考文獻

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