機(jī)械工程控制基礎(chǔ)

第1章緒論(1)
1.1概述(1)
1.2控制系統(tǒng)的分類(2)
1.2.1研究對(duì)象與任務(wù)(2)
1.2.2系統(tǒng)的分類(4)
1.2.3系統(tǒng)及其模型(6)
1.3控制系統(tǒng)的基本原理(8)
1.3.1自動(dòng)控制理論(8)
1.3.2反饋控制理論(9)
1.3.3反饋控制系統(tǒng)的組成(9)
1.3.4控制系統(tǒng)的基本要求(11)
1.4控制系統(tǒng)的示例(11)
1.5控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)工具(12)
1.5.1MATLAB概述(12)
1.5.2控制系統(tǒng)工具箱(12)
1.5.3MATLAB輔助分析與設(shè)計(jì)(13)
本章小結(jié)(17)
習(xí)題(17)
第2章控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型(18)
2.1傅里葉變換與拉普拉斯變換(18)
2.1.1傅里葉變換(18)
2.1.2拉普拉斯變換(20)
2.2控制系統(tǒng)的微分方程(31)
2.2.1概述(31)
2.2.2列寫微分方程的一般方法(32)
2.2.3非線性微分方程的線性化(35)
2.2.4相似原理(37)
2.3控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)(38)
2.3.1傳遞函數(shù)(39)
2.3.2傳遞函數(shù)的零點(diǎn)、極點(diǎn)和放大系數(shù)(40)
2.3.3系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型 (42)
2.3.4典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)(45)
2.4控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)方框圖及其簡(jiǎn)化(52)
2.4.1傳遞函數(shù)方框圖的組成和繪制(52)
2.4.2傳遞函數(shù)方框圖的等效變換和簡(jiǎn)化(58)
2.5考慮擾動(dòng)的控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)(63)
2.5.1系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)(63)
2.5.2主令輸入xi(t)作用下系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)(64)
2.5.3干擾n(t)作用下系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)(64)
2.5.4系統(tǒng)的總輸出(65)
2.6基于MATLAB建立數(shù)學(xué)模型(65)
2.6.1基于MATLAB建立系統(tǒng)的傳遞模型(65)
2.6.2基于MATLAB建立系統(tǒng)的零極點(diǎn)增益模型(66)
2.6.3基于MATLAB建立系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型(67)
本章小結(jié)(68)
習(xí)題(68)
目錄機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第3章控制系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)分析(73)
3.1時(shí)間響應(yīng)及其組成(73)
3.1.1時(shí)間響應(yīng)(73)
3.1.2時(shí)間響應(yīng)的組成(73)
3.2系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo)(74)
3.2.1典型輸入信號(hào)(74)
3.2.2動(dòng)態(tài)過(guò)程和穩(wěn)態(tài)過(guò)程(77)
3.2.3動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能(77)
3.3一階系統(tǒng)的時(shí)域分析(78)
3.3.1一階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型(78)
3.3.2一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)(79)
3.3.3一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)(80)
3.3.4一階系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)(81)
3.3.5一階系統(tǒng)的單位加速度響應(yīng)(81)
3.4二階系統(tǒng)的時(shí)域分析(82)
3.4.1二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型(82)
3.4.2二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)(83)
3.4.3二階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)(88)
3.4.4二階系統(tǒng)的計(jì)算舉例(89)
3.5高階系統(tǒng)的時(shí)域分析(91)
3.5.1高階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)(92)
3.5.2閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)及其動(dòng)態(tài)性能分析(93)
3.6系統(tǒng)誤差分析與計(jì)算(94)
3.6.1系統(tǒng)的誤差和偏差(94)
3.6.2系統(tǒng)的誤差計(jì)算(95)
3.6.3系統(tǒng)的類型(96)
3.6.4系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差和穩(wěn)態(tài)偏差(96)
3.7基于MATLAB的系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)分析(101)
3.7.1基于MATLAB的時(shí)間響應(yīng)(101)
3.7.2基于MATLAB的瞬態(tài)性能指標(biāo)(105)
本章小結(jié)(107)
習(xí)題(108)
第4章控制系統(tǒng)的頻率特性分析(112)
4.1頻率特性概述(112)
4.1.1頻率特性的基本概念(112)
4.1.2頻率特性的求法及幾何表示(113)
4.1.3頻率特性的特點(diǎn)和作用(115)
4.1.4頻率特性的圖示方法(116)
4.2頻率特性的Nyquist圖(117)
4.2.1Nyquist圖及其一般物理意義(117)
4.2.2Nyquist圖的一般形狀(118)
4.3頻率特性的Bode圖(122)
4.3.1Bode圖概述(122)
4.3.2典型環(huán)節(jié)的Bode圖繪制(122)
4.3.3繪制系統(tǒng)Bode圖的步驟與實(shí)例(127)
4.4頻率特性的相關(guān)參數(shù)(130)
4.5最小相位系統(tǒng)和非最小相位系統(tǒng)(131)
4.6基于MATLAB的頻率特性分析(132)
4.6.1基于MATLAB繪制Nyquist圖(132)
4.6.2基于MATLAB繪制Bode圖(133)
4.6.3基于MATLAB求系統(tǒng)的頻域指標(biāo)(135)
本章小結(jié)(136)
習(xí)題(136)
第5章控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析(139)
5.1系統(tǒng)穩(wěn)定性概述(139)
5.1.1系統(tǒng)不穩(wěn)定現(xiàn)象(139)
5.1.2系統(tǒng)穩(wěn)定的定義和條件(140)
5.1.3系統(tǒng)穩(wěn)定性的擴(kuò)展(142)
5.2勞斯穩(wěn)定判據(jù)(143)
5.2.1線性系統(tǒng)穩(wěn)定的必要條件(143)
5.2.2勞斯穩(wěn)定判據(jù)(144)
5.2.3勞斯判據(jù)的特殊情況(147)
5.2.4勞斯穩(wěn)定判據(jù)的應(yīng)用(151)
5.3Nyquist穩(wěn)定判據(jù)(152)
5.3.1Nyquist穩(wěn)定判據(jù)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)(152)
5.3.2Nyquist穩(wěn)定判據(jù)(154)
5.3.3開(kāi)環(huán)含有特殊環(huán)節(jié)時(shí)的Nyquist分析(156)
5.3.4Nyquist判據(jù)的相關(guān)說(shuō)明及應(yīng)用舉例(157)
5.4Bode穩(wěn)定判據(jù)(160)
5.4.1Bode圖和Nyquist圖的對(duì)應(yīng)分析(160)
5.4.2穿越的概念(161)
5.4.3Bode判據(jù)(162)
5.4.4條件穩(wěn)定系統(tǒng)(162)
5.5系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性(163)
5.5.1相位裕度(163)
5.5.2幅值裕度(164)
5.5.3Bode穩(wěn)定判據(jù)舉例(165)
5.5.4影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的主要因素(169)
5.6閉環(huán)系統(tǒng)的頻域性能指標(biāo)(169)
5.6.1由開(kāi)環(huán)頻率特性估計(jì)閉環(huán)頻率特性(169)
5.6.2閉環(huán)系統(tǒng)的頻域性能指標(biāo)(170)
5.6.3時(shí)域指標(biāo)與頻域指標(biāo)的關(guān)系(171)
5.7基于MATLAB的系統(tǒng)穩(wěn)定性分析(173)
5.7.1基于MATLAB求解系統(tǒng)的特征根(173)
5.7.2基于MATLAB求系統(tǒng)的頻域參數(shù)和判定相對(duì)穩(wěn)定性(174)
本章小結(jié)(175)
習(xí)題(175)
第6章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正(178)
6.1系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問(wèn)題(178)
6.1.1系統(tǒng)的性能指標(biāo)(178)
6.1.2系統(tǒng)帶寬的確定(180)
6.1.3校正的概念及分類(181)
6.1.4基本控制規(guī)律(183)
6.2串聯(lián)校正(186)
6.2.1頻率特性法校正設(shè)計(jì)(186)
6.2.2串聯(lián)超前校正(186)
6.2.3相位滯后校正(190)
6.2.4相位滯后超前校正(193)
6.3PID校正(196)
6.3.1PID 控制規(guī)律(196)
6.3.2PID 調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)(197)
6.4反饋校正(198)
6.4.1位置反饋校正(198)
6.4.2速度反饋校正(199)
6.5基于MATLAB設(shè)計(jì)系統(tǒng)校正(200)
本章小結(jié)(202)
習(xí)題(202)
第7章離散系統(tǒng)分析(205)
7.1離散控制系統(tǒng)概述(205)
7.1.1采樣控制系統(tǒng)與數(shù)字控制系統(tǒng)(205)
7.1.2A/D轉(zhuǎn)換器與D/A轉(zhuǎn)換器(206)
7.1.3離散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)(208)
7.2信號(hào)的采樣與采樣定理(208)
7.2.1信號(hào)采樣(208)
7.2.2采樣定理(209)
7.2.3采樣的保持(211)
7.3離散控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型——差分方程(212)
7.3.1線性常系數(shù)差分方程(213)
7.3.2差分方程的解法(214)
7.4離散控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)(215)
7.4.1脈沖傳遞函數(shù)的定義與求解(216)
7.4.2脈沖傳遞函數(shù)的建立(217)
7.5離散控制系統(tǒng)分析(221)
7.5.1離散控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析(221)
7.5.2離散控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能分析(224)
7.5.3離散控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能分析(226)
7.6基于MATLAB的離散系統(tǒng)分析與校正(228)
7.6.1連續(xù)系統(tǒng)的離散化(229)
7.6.2離散系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)(229)
7.6.3離散系統(tǒng)的頻域響應(yīng)(230)
本章小結(jié)(231)
習(xí)題(232)
參考文獻(xiàn)(234)