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机器人控制工程基础


作者:
主编:王海英 姜金刚 杨柳 副主编: 温泽宇 齐丽华
定价:
43.60元
ISBN:
978-7-04-059619-9
版面字数:
520.000千字
开本:
16开
全书页数:
暂无
装帧形式:
平装
重点项目:
暂无
出版时间:
2023-01-09
读者对象:
高等教育
一级分类:
电气/电子信息/自动化类
二级分类:
电气/自动化专业课
三级分类:
自动控制原理

本书以MATLAB语言为仿真平台,系统地介绍了控制系统建模、分析与设计的基本概念、原理和方法,全书共分七章,主要包括:控制系统的数学模型,线性系统的时域分析与仿真,根轨迹法,线性系统的频域分析与仿真,控制系统的校正与仿真,数字控制系统等。为了帮助读者进一步掌握本书内容,以实际机器人案例为引导,详细阐述机器人控制系统分析、设计及仿真的方法。同时提供了一定数量的习题,以帮助读者加深对基本概念的理解和掌握。

本书可作为机器人工程、自动化、电子信息工程、机械电子工程等本科专业“自动控制理论”课程教材,也可作为高年级学生“控制系统CAD与仿真”专业课程使用教材。还适用于机械控制工程、机器人控制等相关课程的辅助教材,并适用于现代产业学院授课,也可作为工程技术人员的参考用书。

  • 前辅文
  • 第一章 机器人控制系统概论
    • 1.1 自动控制系统
      • 1.1.1 自动控制的发展史
      • 1.1.2 基本控制方式
      • 1.1.3 自动控制系统的分类
      • 1.1.4 控制系统的组成及基本要求
    • 1.2 机器人技术
      • 1.2.1 机器人的发展史
      • 1.2.2 智能机器人
      • 1.2.3 机器人分类
    • 1.3 控制系统仿真技术
      • 1.3.1 仿真技术的发展史
      • 1.3.2 MATLAB仿真软件的发展历程
      • 1.3.3 控制系统MATLAB仿真步骤
    • 1.4 控制系统分析设计工具箱
      • 1.4.1 线性时不变系统浏览器——LTI Viewer
      • 1.4.2 单输入单输出系统设计工具——SISO Design Tool
    • 1.5 机器人工具箱
      • 1.5.1 机器人工具箱简介
      • 1.5.2 机械臂式机器人
      • 1.5.3 移动机器人
    • 本章小结
    • 习题
  • 第二章 控制系统的数学模型
    • 2.1 控制系统的微分方程
    • 2.2 传递函数及MATLAB建模
      • 2.2.1 传递函数
      • 2.2.2 传递函数的MATLAB模型
      • 2.2.3 典型环节的传递函数
    • 2.3 方框图及Simulink建模仿真
      • 2.3.1 方框图的构成
      • 2.3.2 方框图的绘制
      • 2.3.3 方框图的等效变换
      • 2.3.4 控制系统的传递函数
      • 2.3.5 方框图的简化
      • 2.3.6 Simulink建模与仿真
    • 2.4 脉冲响应
      • 2.4.1 理想单位脉冲函数的定义及性质
      • 2.4.2 脉冲响应函数与系统传递函数的关系
    • 2.5 机器人控制系统建模实例
      • 2.5.1 一级倒立摆机器人系统的传递函数模型建立
      • 2.5.2 机械手独立关节控制系统的传递函数模型建立
    • 本章小结
    • 习题
  • 第三章 线性系统的时域分析与仿真
    • 3.1 典型输入信号
    • 3.2 一阶系统的时域分析及仿真
      • 3.2.1 一阶系统的单位阶跃响应
      • 3.2.2 一阶系统的时域响应分析
      • 3.2.3 一阶系统的MATLAB时域响应仿真
    • 3.3 二阶系统的时域分析及仿真
      • 3.3.1 二阶系统的标准形式
      • 3.3.2 二阶系统的单位阶跃响应
      • 3.3.3 二阶系统的MATLAB时域响应仿真
    • 3.4 系统动态性能指标
      • 3.4.1 控制系统的时域性能指标及MATLAB仿真
      • 3.4.2 二阶系统欠阻尼状态动态性能指标
      • 3.4.3 二阶系统性能指标计算及MATLAB仿真
    • 3.5 高阶系统的时域分析及仿真
      • 3.5.1 闭环主导极点
      • 3.5.2 三阶系统的MATLAB时域响应仿真
    • 3.6 线性系统的稳定性与稳定判据
      • 3.6.1 稳定的概念和定义
      • 3.6.2 线性定常系统稳定的条件
      • 3.6.3 劳斯稳定判据及MATLAB仿真
    • 3.7 反馈系统的稳态误差
      • 3.7.1 反馈系统的误差与偏差
      • 3.7.2 反馈系统的稳态误差及其计算
      • 3.7.3 消除系统稳态误差的措施
      • 3.7.4 开环增益与稳态误差的MATLAB仿真
    • 3.8 机器人控制系统时域分析与仿真实例
      • 3.8.1 一级倒立摆机器人系统的时域分析
      • 3.8.2 机械手关节控制系统的时域分析
    • 本章小结
    • 习题
  • 第四章 根轨迹法
    • 4.1 根轨迹方程
    • 4.2 绘制根轨迹的基本规则
      • 4.2.1 绘制180°根轨迹的基本规则
      • 4.2.2 MATLAB的根轨迹绘制
      • 4.2.3 绘制0°根轨迹的基本规则
    • 4.3 机器人系统根轨迹分析与仿真实例
      • 4.3.1 一级倒立摆机器人系统根轨迹分析与仿真
      • 4.3.2 机械手关节控制系统根轨迹分析与仿真
    • 本章小结
    • 习题
  • 第五章 线性系统的频域分析与仿真
    • 5.1 频率特性
      • 5.1.1 频率响应
      • 5.1.2 频率特性
    • 5.2 开环系统的伯德图与仿真
      • 5.2.1 伯德图
      • 5.2.2 典型环节的伯德图
      • 5.2.3 开环系统的伯德图
      • 5.2.4 最小相位系统
      • 5.2.5 用MATLAB绘制系统的伯德图
    • 5.3 频域稳定性分析与仿真
      • 5.3.1 开环系统的Nyquist图
      • 5.3.2 用MATLAB绘制系统的Nyquist图
      • 5.3.3 Nyquist稳定判据与仿真
    • 5.4 控制系统的相对稳定性与仿真
      • 5.4.1 频域性能指标
      • 5.4.2 用MATLAB计算频域指标
    • 5.5 频域指标与时域指标的关系
      • 5.5.1 闭环系统的频率特性
      • 5.5.2 控制系统的性能指标
      • 5.5.3 系统时域指标和频域指标的关系
      • 5.5.4 系统稳态指标和对数幅频特性的关系
    • 5.6 机器人控制系统频域分析与仿真实例
      • 5.6.1 一级倒立摆机器人系统频域分析
      • 5.6.2 机械手关节控制系统频域分析
    • 本章小结
    • 习题
  • 第六章 控制系统的校正与仿真
    • 6.1 系统校正的概念
    • 6.2 超前校正
      • 6.2.1 超前校正控制器的特性
      • 6.2.2 超前校正参数的确定
      • 6.2.3 伯德图法超前校正控制器设计与仿真
    • 6.3 滞后校正
      • 6.3.1 滞后校正控制器的特性
      • 6.3.2 滞后校正参数的确定
      • 6.3.3 伯德图法滞后校正控制器设计与仿真
    • 6.4 滞后-超前校正
      • 6.4.1 滞后-超前校正控制器的特性
      • 6.4.2 滞后-超前校正参数的确定
      • 6.4.3 伯德图法滞后-超前校正控制器设计与仿真
    • 6.5 期望特性校正
      • 6.5.1 期望特性校正的特性
      • 6.5.2 期望特性校正参数的确定
      • 6.5.3 典型最佳模型
    • 6.6 反馈校正
      • 6.6.1 反馈校正的特性
      • 6.6.2 反馈校正参数的确定
      • 6.6.3 伯德图法反馈校正控制器设计与仿真
    • 6.7 前馈校正
      • 6.7.1 按扰动补偿的前馈校正
      • 6.7.2 按输入补偿的前馈校正
      • 6.7.3 前馈校正的误差和稳定性分析
    • 6.8 PID控制与仿真
      • 6.8.1 比例(P)控制
      • 6.8.2 比例-微分(PD)控制
      • 6.8.3 比例-积分(PI)控制
      • 6.8.4 比例-积分-微分(PID)控制
      • *6.8.5 齐格勒-尼柯尔斯(Ziegler-Nichols)整定法则
    • 6.9 机器人控制系统设计与仿真实例
      • 6.9.1 一级倒立摆机器人双闭环控制系统设计与仿真
      • 6.9.2 机械手关节双闭环控制系统设计与仿真
    • 本章小结
    • 习题
  • 第七章 数字控制系统
    • 7.1 采样与保持
      • 7.1.1 采样过程
      • 7.1.2 采样定理
      • 7.1.3 零阶保持器
    • 7.2 z变换
      • 7.2.1 z变换的定义
      • 7.2.2 z变换的计算方法与仿真
      • 7.2.3 z变换的基本性质
      • 7.2.4 z反变换与仿真
    • 7.3 脉冲传递函数
      • 7.3.1 脉冲传递函数定义
      • 7.3.2 开环系统的脉冲传递函数
      • 7.3.3 闭环系统的脉冲传递函数
    • 7.4 数字控制系统的时域分析与仿真
      • 7.4.1 数字控制系统的时域响应
      • 7.4.2 数字控制系统的动态性能指标与仿真
      • 7.4.3 数字控制系统的稳定性与仿真
      • 7.4.4 数字控制系统的稳态误差与仿真
    • 7.5 数字控制系统设计与仿真
      • 7.5.1 数字控制系统的连续化设计与仿真
      • 7.5.2 数字控制器的离散化设计
      • 7.5.3 最少拍系统设计与仿真
    • 7.6 机器人数字控制系统设计与仿真实例
      • 7.6.1 一级倒立摆数字控制系统设计与仿真
      • 7.6.2 机械手关节数字控制系统设计与仿真
    • 本章小结
    • 习题
  • 附录A:拉氏变换表
  • 附录B:z变换表
  • 附录C:控制系统工具箱
  • 附录D:LTI Viewer浏览器
  • 附录E:SISO Design Tool工具
  • 附录F:机器人工具箱
  • 参考文献

相关图书