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机械工程控制基础

“十五”国家规划课题研究成果

作者:
陈小异 孔晓红
定价:
23.70 元
版面字数:
260千字
开本:
16开
装帧形式:
平装
版次:
1
最新版次
印刷时间:
2016年
ISBN:
978-7-04-029157-5
物料号:
29157-00
出版时间:
2010-05-31
读者对象:
高等教育
一级分类:
机械/能源类
二级分类:
机械设计制造及其自动化/机械工程/机械电子工程专业课
三级分类:
控制工程基础

本书以经典控制理论为基本内容,重点介绍其基本原理、工程分析、设计方法及其在机械工程自动控制系统中的应用。全书共分8章,第1章是绪论,第2章至第6章以线性时不变系统为对象,介绍控制系统的数学模型、控制系统的时域分析、根轨迹法、系统的频率特性分析、系统的性能指标与校正设计等内容,并将系统的稳定性分析、误差分析穿插于时、频域分析的章节中;第7章介绍非线性系统,着重介绍非线性系统中的相平面分析;第8章介绍系统辨识,包含系统辨识的定义及线性模型的最小二乘参数估计。由于MATLAB已经广泛应用于工程技术各领域,尤其在控制系统的分析、仿真及设计中,因此在本书各章中都有一定的篇幅介绍MATLAB/Simulink基础及在系统分析中的应用实例,以方便读者MATLAB这个重要工具的熟悉及使用。

本书主要面向普通高等学校机械类专业的本科学生。对于高职高专或其他少学时专业的学生,也可以根据其教学要求,在对书中的章节进行必要调整的基础上加以选用。也可以作为一般工程技术人员学习控制技术时参考。

  • 目录
    • 前辅文
      • 第1章 绪论
        • 1.1 控制技术发展综述
          • 1.2 自动控制的基本原理及系统构成
            • 1.2.1 开环控制系统
              • 1.2.2 闭环控制系统
              • 1.3 控制系统的分类
                • 1.4 对控制系统的基本要求
                  • 习题
                  • 第2章 控制系统的数学模型
                    • 2.1 拉普拉斯变换
                      • 2.1.1 拉普拉斯变换及逆变换
                        • 2.1.2 常用函数的拉普拉斯变换
                          • 2.1.3 拉普拉斯变换的主要定理
                            • 2.1.4 拉普拉斯变换的应用
                            • 2.2 传递函数
                              • 2.2.1 传递函数的定义
                                • 2.2.2 典型环节的传递函数
                                • 2.3 传递函数的方块图表示及运算
                                  • 2.3.1 方块图的定义及组成
                                    • 2.3.2 闭环控制系统的方块图
                                      • 2.3.3 系统方块图的绘制
                                        • 2.3.4 方块图的等效变换及运算法则
                                        • 2.4 信号流图及梅逊公式
                                          • 2.4.1 信号流图的概念及术语
                                            • 2.4.2 信号流图的性质及化简
                                              • 2.4.3 梅逊公式
                                              • 2.5 系统数学模型的MATLAB表示
                                                • 2.5.1 连续系统数学模型的MATLAB表示
                                                  • 2.5.2 基于Simulink的系统建模
                                                  • 习题
                                                  • 第3章 控制系统的时域分析
                                                    • 3.1 典型输入信号
                                                      • 3.2 一阶系统的时间响应
                                                        • 3.2.1 一阶系统的数学模型
                                                          • 3.2.2 一阶系统的单位阶跃响应
                                                            • 3.2.3 一阶系统的单位脉冲响应
                                                              • 3.2.4 线性定常系统的重要特性
                                                              • 3.3 二阶系统的时间响应
                                                                • 3.3.1 二阶系统的数学模型
                                                                  • 3.3.2 二阶系统的单位阶跃响应
                                                                    • 3.3.3 二阶系统的瞬态响应指标
                                                                    • 3.4 控制系统的误差分析
                                                                      • 3.4.1 控制系统的分类
                                                                        • 3.4.2 误差与偏差
                                                                          • 3.4.3 偏差传递函数
                                                                            • 3.4.4 稳态偏差的计算
                                                                              • 3.4.5 干扰作用下的稳态偏差
                                                                                • 3.4.6 动态误差
                                                                                • 3.5 控制系统的稳定性分析
                                                                                  • 3.5.1 稳定性的基本概念
                                                                                    • 3.5.2 系统稳定的条件
                                                                                      • 3.5.3 劳斯(Routh)稳定判据
                                                                                      • 3.6 基于MATLAB的时域分析
                                                                                        • 3.6.1 线性系统的MATLAB表示
                                                                                          • 3.6.2 时域分析中MATLAB相关函数及应用
                                                                                            • 3.6.3 MATLAB在稳定性分析中的应用
                                                                                            • 习题
                                                                                            • 第4章 根轨迹法
                                                                                              • 4.1 根轨迹的基本概念
                                                                                                • 4.2 根轨迹的幅值条件和相角条件
                                                                                                  • 4.3 绘制根轨迹的基本规则
                                                                                                    • 4.4 参数根轨迹
                                                                                                      • 4.5 控制系统的根轨迹分析
                                                                                                        • 4.6 利用MATLAB绘制根轨迹图
                                                                                                          • 习题
                                                                                                          • 第5章 系统的频率特性分析
                                                                                                            • 5.1 频率特性
                                                                                                              • 5.1.1 频率特性的概念
                                                                                                                • 5.1.2 频率特性的图示方法
                                                                                                                • 5.2 典型环节的频率特性
                                                                                                                  • 5.2.1 比例环节
                                                                                                                    • 5.2.2 积分环节
                                                                                                                      • 5.2.3 微分环节
                                                                                                                        • 5.2.4 惯性环节
                                                                                                                          • 5.2.5 一阶微分环节
                                                                                                                            • 5.2.6 振荡环节
                                                                                                                              • 5.2.7 二阶微分环节
                                                                                                                                • 5.2.8 延迟环节
                                                                                                                                • 5.3 系统的开环频率特性
                                                                                                                                  • 5.3.1 开环幅相曲线的绘制
                                                                                                                                    • 5.3.2 开环对数频率特性曲线的绘制
                                                                                                                                      • 5.3.3 最小相位系统与非最小相位系统
                                                                                                                                      • 5.4 频域稳定判据与稳定裕量
                                                                                                                                        • 5.4.1 奈氏判据的数学原理
                                                                                                                                          • 5.4.2 奈奎斯特稳定判据
                                                                                                                                            • 5.4.3 稳定裕量
                                                                                                                                            • 5.5 闭环频率特性的性能指标
                                                                                                                                              • 5.5.1 闭环频率特性图
                                                                                                                                                • 5.5.2 闭环频率特性的特征量
                                                                                                                                                  • 5.5.3 闭环频域指标与时域指标的关系
                                                                                                                                                  • 5.6 利用MATLAB分析频率特性
                                                                                                                                                    • 5.6.1 用MATLAB绘制奈奎斯特图
                                                                                                                                                      • 5.6.2 用MATLAB绘制伯德图
                                                                                                                                                        • 5.6.3 用MATLAB求稳定裕量
                                                                                                                                                        • 习题
                                                                                                                                                        • 第6章 系统的性能指标与校正设计
                                                                                                                                                          • 6.1 系统的性能指标
                                                                                                                                                            • 6.1.1 概述
                                                                                                                                                              • 6.1.2 综合性能指标
                                                                                                                                                              • 6.2 系统的校正
                                                                                                                                                                • 6.2.1 校正的概念
                                                                                                                                                                  • 6.2.2 校正的方式
                                                                                                                                                                  • 6.3 串联校正设计
                                                                                                                                                                    • 6.3.1 相位超前校正
                                                                                                                                                                      • 6.3.2 相位滞后校正
                                                                                                                                                                        • 6.3.3 相位滞后-超前校正
                                                                                                                                                                        • 6.4 PID校正设计
                                                                                                                                                                          • 6.4.1 P控制器
                                                                                                                                                                            • 6.4.2 PD控制器
                                                                                                                                                                              • 6.4.3 PI控制器
                                                                                                                                                                                • 6.4.4 PID控制器
                                                                                                                                                                                  • 6.4.5 常用无源校正网络与有源校正网络
                                                                                                                                                                                  • 6.5 反馈校正设计
                                                                                                                                                                                    • 6.5.1 反馈校正的原理
                                                                                                                                                                                      • 6.5.2 反馈校正的功能
                                                                                                                                                                                        • 6.5.3 反馈校正装置的设计
                                                                                                                                                                                        • 6.6 顺馈校正设计
                                                                                                                                                                                          • 6.7 利用MATLAB校正系统
                                                                                                                                                                                            • 习题
                                                                                                                                                                                            • 第7章 非线性系统
                                                                                                                                                                                              • 7.1 概述
                                                                                                                                                                                                • 7.1.1 典型非线性特性
                                                                                                                                                                                                  • 7.1.2 非线性控制系统的特性
                                                                                                                                                                                                    • 7.1.3 非线性系统的分析方法
                                                                                                                                                                                                    • 7.2 非线性系统的描述函数分析法
                                                                                                                                                                                                      • 7.2.1 描述函数的概念
                                                                                                                                                                                                        • 7.2.2 典型非线性特性的描述函数
                                                                                                                                                                                                          • 7.2.3 用描述函数分析非线性系统
                                                                                                                                                                                                          • 7.3 非线性系统的相平面分析
                                                                                                                                                                                                            • 7.3.1 相平面法的概念
                                                                                                                                                                                                              • 7.3.2 相轨迹的性质
                                                                                                                                                                                                                • 7.3.3 相平面图的绘制方法
                                                                                                                                                                                                                  • 7.3.4 奇点和奇线
                                                                                                                                                                                                                    • 7.3.5 两个非线性系统的相平面分析
                                                                                                                                                                                                                    • 习题
                                                                                                                                                                                                                    • 第8章 系统辨识
                                                                                                                                                                                                                      • 8.1 概述
                                                                                                                                                                                                                        • 8.1.1 系统辨识的定义
                                                                                                                                                                                                                          • 8.1.2 系统辨识的基本内容
                                                                                                                                                                                                                            • 8.1.3 系统辨识的研究目的
                                                                                                                                                                                                                            • 8.2 线性静态模型的最小二乘参数估计
                                                                                                                                                                                                                              • 8.2.1 最小二乘法的基本原理和算法
                                                                                                                                                                                                                                • 8.2.2 最小二乘法的性质
                                                                                                                                                                                                                                • 8.3 线性动态模型的最小二乘参数估计
                                                                                                                                                                                                                                  • 习题
                                                                                                                                                                                                                                  • 附录Ⅰ 拉普拉斯变换表
                                                                                                                                                                                                                                    • 附录Ⅱ 拉普拉斯变换的主要性质
                                                                                                                                                                                                                                      • 参考文献

                                                                                                                                                                                                                                      相关图书